WO1987000387A1 - Method and device for the thermal treatment of a conductor element - Google Patents

Method and device for the thermal treatment of a conductor element Download PDF

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WO1987000387A1
WO1987000387A1 PCT/FR1986/000226 FR8600226W WO8700387A1 WO 1987000387 A1 WO1987000387 A1 WO 1987000387A1 FR 8600226 W FR8600226 W FR 8600226W WO 8700387 A1 WO8700387 A1 WO 8700387A1
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conductive element
generator
short
conductive
frequency
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PCT/FR1986/000226
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French (fr)
Inventor
Jean-François Rochas
Bertrand Lapoulle
Jean-Michel Tremillon
Francis Gensous
Original Assignee
Societe Nationale Elf Aquitaine
Institut Textile De France
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/78—Arrangements for continuous movement of material
    • H05B6/788—Arrangements for continuous movement of material wherein an elongated material is moved by applying a mechanical tension to it

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the Joule heat treatment of a conductive element at least partially made of a conductive material.
  • the method and the device according to the invention are suitable for heating a conductive element of the aforementioned type, advantageously in a filiform form and in particular in the form of fibers, which carries a continuous or discontinuous coating of a material, in particular based on a polymer product, capable of heating by thermal conduction and therefore of softening or hardening, depending on whether said material is thermoplastic or thermosettable, to form a homogeneous coating of the conductive element.
  • thermofusible or thermosetting coating and of an insulating nature, for example a coating obtained by deposition of a pulverulent polymeric material
  • the presence of this coating harms the conditions of good contact. Therefore, it is no longer possible to achieve a satisfactory melting or hardening of such a coating by passing a direct electric current through the conductor carrying this coating to obtain a homogeneous coating of said conductor with the hot-melt coating material. or thermosetting.
  • the heating is carried out by causing the filiform element coated with the dielectric material to circulate inside the two tubular cores and by subjecting said dielectric material, in the space separating the two conductive cores, to the action of an electric field. generated by microwaves produced in the coaxial by transfer to the latter, by means of an electronic adapter, of the microwave electromagnetic energy delivered by a generator.
  • the aforementioned microwave heating which is a heating of the dielectric loss type, can only be implemented with filiform conductive elements due to the need to pass these elements inside the coaxial conductor.
  • said heating can only be carried out for materials for coating the conductive filiform element having dielectric losses at the frequencies used.
  • Such a method of heating a metallic conductor has certain drawbacks.
  • the mode of transmission to choose to transport the energy depends on the dimensions of the system, which changes the polarization of the field inside the coaxial line.
  • there is interaction of the field inside the coaxial line with the medium in which the line is placed which consumes a large part of the energy and attenuates the Joule effect.
  • the system constitutes a resonator in the direction of a return of the energy by the short-circuit, the latter being mainly used to close the system to avoid interference from the environment, this resonator is not calibrated in frequency • on the generator and does not behave like a real resonant system where the overcurrents are intense.
  • this heating mode using the transport of microwave electromagnetic energy in a lossy coaxial line cannot be applied to non-filiform products and in particular to flat conductive elements such as sheets.
  • the subject of the invention is therefore a method of heat treatment of a conductive element at least partially made of an electrically conductive material, in which an electromagnetic energy emitted by an electromagnetic source is coupled to a portion of the conductive element.
  • the blocking of the alternating electric current of frequency between 1 MHz and 10 GHz in the portion of conductive element playing the role of antenna is achieved in particular by limiting said portion of conductive element by two short-circuits.
  • the method according to the invention can be implemented on a stationary conductive element or on a conductive element moving continuously during the treatment.
  • said method is particularly suitable for the heat treatment of conductive elements traveling at high speed.
  • the alternating electric current, flowing in the portion of conductive element playing the role of antenna, is induced by electrically or magnetically coupling to said portion of conductive element the energy created by the source of electromagnetic energy emitting at the chosen frequency. between 1 MHz and 10 GHz.
  • the length of the portion of the conductive element playing the role of antenna traversed by the alternating current of frequency included in the above-mentioned interval is advantageously chosen to constitute a lossy resonant circuit, the resonant frequency of which corresponds to the frequency d source broadcast
  • said short-circuits can be of the capacitive type or even of the inductive type.
  • the conductive element subjected to the treatment according to the invention can have any shape. It can be in particular in the form of a plate, a sheet or a sheet or also, advantageously, in the form of a filiform element, that is to say of a thin, flexible element.
  • the filiform element may be in particular in the form of a monofilament or multifilament yarn, a yarn of fibers or even a strand.
  • the conductive element generally consists entirely of a conductive material such as metal, carbon, graphite, mixture of such materials, but one can consider the case where the conductive element is formed only in part of the conductive material, the other part consisting of a practically non-conductive material, in particular of the inorganic type, such as silica.
  • the process according to the invention is particularly suitable for the heat treatment of conductive elements consisting entirely of carbon fibers or of which only a part is formed of carbon fibers, the other part consisting of a non-carbon material and in particular non-carbon fibers such as glass fibers.
  • the conductive element is formed only in part from carbon fibers, it advantageously contains at least 10% by weight of said fibers while the remaining part consists of the non-carbon material.
  • a conductive element of this type can be formed, for example from 20 to 40% by weight of carbon fibers and from 80 to 60% by weight of glass fibers.
  • the conductive element which is treated by the process of the invention, can carry a continuous or discontinuous coating of a material capable of heating by thermal conduction and either melt or harden to ensure a homogeneous coating of the conductive element.
  • the continuous or discontinuous coating of material capable of heating by thermal conduction which can be carried by the conductive element, can be formed by any known method and, for example, by spraying a solution of said material on the conductive element , by passage of the conductive element in a bath consisting of a solution of the coating material, or by electrostatic powdering or not of the conductive element in a fluidized bed of a powder of said coating material.
  • the coating material capable of being heated by thermal conduction may consist of a thermoplastic material and in particular of a thermoplastic polymer such as polyamide, such as for example polyamide 11, polyamide 12 or polyamide 6, polyolefin and in particular polyethylene or polypropylene. , polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride or in a thermosetting material and in particular in a thermosetting resin such as, for example, an epoxy resin.
  • a thermoplastic polymer such as polyamide, such as for example polyamide 11, polyamide 12 or polyamide 6, polyolefin and in particular polyethylene or polypropylene.
  • the conductive element which can be in any form and in particular in one of the forms indicated above, can also consist of a reinforcement, conductive or not, embedded in a matrix made of a mixture of a thermoplastic material or thermosetting, capable of heating by conduction, and of a conductive material.
  • Said thermoplastic or thermosetting material and the conductive material are as defined above while the reinforcement may consist in particular of son, fibers, lattice, woven or nonwoven in a material consisting entirely or only in part of a conductive material as mentioned upper.
  • a device for implementing the method according to the invention comprises an electromagnetic energy generator capable of '' emitting electromagnetic waves having a frequency between 1 MHz and 10 GHz, an applicator system arranged to couple to a portion of the conductive element the electromagnetic energy emitted by the generator so as to produce in said portion of conductive element electric current of the same frequency as the waves emitted by the generator and a short-circuit system arranged to block in the portion of conductive element the electric current produced in this portion of conductive element, and it is characterized in that said portion conductive element is arranged so as to constitute an antenna coupled to the generator by the inte intermediate of the applicator system and in that said short-circuit system is of the inductive or capacitive type and has an arrangement such that the portion of
  • the short-circuit system is arranged so that the portion of conductive element in which it blocks the electric current generated in this portion, forms a circuit resonant to the frequency of the waves emitted by the generator, so as to creating an overcurrent in said portion of conductive element.
  • the electromagnetic energy generator which is part of the device according to the invention, can be chosen from the various existing generators capable of emitting electromagnetic waves having a frequency between 1 MHz and 10 GHz.
  • the generator can consist in particular of a generator of electromagnetic waves, called microwaves, having frequencies between 0.3 GHz and 10 GHz, such a generator being for example magnetron or of the electronic oscillator klystron type.
  • the generator can still be chosen from electromagnetic wave generators, called high frequency (HF waves) or very high frequency
  • VHF waves having frequencies between 1 MHz
  • the applicator system making it possible to couple the electromagnetic energy emitted by the generator to the conductive element can be arranged to carry out a magnetic coupling of said energy.
  • the 10 most often comprises a winding supplied by the generator, said winding being associated with a second winding formed by the conductive element to constitute a transformer whose winding of the applicator system constitutes the primary winding and the conductive element
  • Such an applicator system which requires the conductive element to be in the form of a winding, can only be used in practice in the treatment of conductive elements, such as metallic filiform conductors,
  • the applicator system making it possible to couple to the element
  • the applicator system of the electrically coupled type can consist of a waveguide.
  • this waveguide being traversed by the conductive element to be treated parallel to the electric field created in the waveguides.
  • the generator is of the high frequency (HF) or very high frequency (VHF) type
  • the applicator system of the generator is of the high frequency (HF) or very high frequency (VHF) type
  • the 35 electrical coupling can consist of an antenna excited by the generator, the conductive element playing the role of receiving antenna.
  • the transmitting antenna can be of any type known in the art and can consist, for example in a semi-cylindrical deflector in a metal such as aluminum or also in a cylindrical or semi-cylindrical bar in a metal such as copper or aluminum.
  • the applicator system, and in particular the applicator system of the electrically coupled type, includes impedance matching means which ensure optimal coupling, to the conductive element, of the electromagnetic energy produced by the generator.
  • the impedance adaptation means comprise a coupling iris and a variable positioning short-circuit piston arranged in the waveguide between the generator and the passage zone of the conductive element for the coupling iris and downstream of said passage zone for the variable short-circuit piston.
  • the impedance means in adaptation consist among other means suitable for varying the distance from the antenna 'to the conductive element.
  • the short circuit system which makes it possible to block in a portion of the conductive element the electric current induced in this conductive element can be a short circuit system of the inductive type.
  • a short-circuit system can consist of the conductive element itself put in the form of a winding having a diameter and a length suitable for conferring on said winding a self-induction coefficient having a value sufficient for the current induced in the wound conductor element is blocked in the winding by solenoid effect.
  • a capacitive type short-circuit system is generally preferred, especially when the conductive element cannot be put in the form of a winding.
  • Such a short-circuit system of the capacitive type comprises two short-circuits of the low-impedance capacitive type, which are arranged on either side of the applicator system and are each connected by contact to the conductive element of so as to delimit between them a portion of conductive element in which the high frequency electric current induced by the applicator system must be blocked in this portion of the conductive element.
  • each of the two short circuits of the capacitive type comprises a contact element on which the conductive element is supported, this contact element being fixed to a support playing the role of ground and being separated from said support by a suitable clearance to form a capacitance of low impedance capable of ensuring a capacitive return of the electric current of high frequency to ground.
  • each of the two short circuits of the capacitive type may consist of one or more rollers on which the conductive element rests, - each of the rollers having a longitudinal axis around which it is movable in rotation and being fixed by this axis to a support plate.
  • Short-circuits of the capacitive type comprising one or more rollers can be advantageously used when the conductive element is a flexible conductive element, and in particular a filiform flexible conductive element, capable of being supported on the rollers by marrying part of the contour of these, which ensures good contact between the roller and the conductive element.
  • the two short-circuits of the capacitive-type short-circuit system are mounted in such a way that they can be moved relative to each other to increase or reduce the distance between them and thus allow the length to be varied. of the portion of conductive element which they delimit.
  • the conductive element in contact with each of the two short circuits of the capacitive type, with or without rollers, can be animated by a continuous scrolling movement and in this case the device according to the invention also includes motor means arranged to ensure this scrolling movement.
  • FIG. 1 schematically shows a device according to the invention of the microwave type comprising a waveguide applicator and a short-circuit system of the capacitive type with rollers, while the figure shows it, in cross section through a plane passing through the axis of a roller, one of the short-circuits of the short-circuit system mounted on the device in FIG. 1 and FIG. 1b schematically represents, in cross section, a detail of the fixing of the short circuit;
  • FIG. 2 gives an alternative embodiment of the waveguide applicator system
  • FIG. 3 shows schematically a device according to the invention comprising a high frequency transmitter (HF), an antenna used as an applicator system and a roller short-circuit system while Figure 3a gives a diagram of the HF transmitter and its connection with the antenna.
  • HF high frequency transmitter
  • FIG. 3a gives a diagram of the HF transmitter and its connection with the antenna.
  • the device shown comprises a microwave generator 1, in particular a magnetron generator emitting electromagnetic waves having for example a frequency of 2.45 GHz.
  • a waveguide 2 which has a rectangular section the largest dimension of which is vertical, is connected by its end 3 to the generator 1 and is supported by crutches 4 and 5 on a frame 6.
  • This waveguide is crossed in its middle part by a hollow cylinder 7 of quartz, the longitudinal axis of which is horizontal and orthogonally meets the longitudinal axis of the waveguide, the latter axis corresponding to the axis of propagation of the waves in said waveguide.
  • a coupling iris 8, with adjustable opening is mounted in the waveguide between the end 3 of the waveguide near the generator 1 and the hollow cylinder 7, the plane of the iris being perpendicular to the axis. longitudinal of said waveguide, while an adjustable positioning short-circuit piston 9, provided with an operating rod 10, closes the waveguide between the hollow cylinder 7 and the end 11 of the waves farthest from the generator.
  • a first short circuit 12 and a second short circuit 13, of identical structure, are arranged on either side of the waveguide and form the short circuit system.
  • the short circuit 12 comprises three cylindrical rollers 14a, 14b and 14c respectively, each mounted free in rotation on an axis such as the axis 15b for the roller 14b, said axis being orthogonal to the axis- longitudi ⁇ nal of the hollow cylinder 7 and being fixed to a plate playing the role of mass.
  • the plate 16 is mounted on a support 17 by means of four screws, namely 18a, 18b, 18c and 18d, which are screwed in an associated part forming a nut, for example 19a associated with the screw 18a, and capable of sliding. in one of the two T-shaped grooves 20a and 20b made on the face of the support 17 opposite the plate 16.
  • the nut parts 19a and 19b associated with the screws 18a and 18b can slide in the groove 20a while the nut parts 19c and 19d associated with the screws 18c and 18d can slide in the groove 20b.
  • the support 17 is integral with two support elements 21 and 22 fixed themselves to the frame 6.
  • rollers 14a, 14b and 14c which are each provided with a groove, respectively 23a, 23b and 23c, on their external side wall, are arranged above the longitudinal axis of the hollow cylinder 7 so that this axis is substantially tangent to the rollers 14a and 14c and on the one hand the spacing between the rollers 14a and 14c is substantially equal to the diameter of the roller 14b and on the other hand the distance from the longitudinal axis of the roller 14b to the plane tangent to the rollers 14a and 14c and containing the axis of the hollow cylinder 7, ie approximately 1.5 times the diameter of the rollers.
  • the short circuit 13 also comprises three cylindrical rollers, respectively 24a, 24b and 24c, which are identical to the rollers of the short circuit 12 and are each mounted free in rotation on an axis having a direction orthogonal to the longitudinal axis of the hollow cylinder 7, said axis being fixed, as indicated above for the short-circuit 12, to a plate 25 playing the role of ground.
  • the plate 25 is mounted on a support 26 by means of four screws, namely 27a, 27b, 27c and 27d, which are each screwed in an associated part forming a nut, similar to the part 19a associated with the screw 18a in the short circuit. 12, and capable of sliding in pairs in one of the two T-shaped grooves 28a and 28b formed on the face of the support 26 opposite the plate 25.
  • the support 26 is integral with "two support elements 29 and 30 fixed themselves to the frame 6.
  • the rollers 24a, 24b and 24c which are each provided with a groove, respectively 31a, 31b and 31c, on their external side wall , are arranged above the longitudinal axis of the hollow cylinder 7 so that this axis is substantially tangent to the rollers 24a and 24c and that on the one hand the spacing between the rollers 24a and 24c is substantially equal to the diameter of the roller 24b and on the other hand the distance from the longitudinal axis of the roller 24b to the plane tangent to the rollers 24a and 24c and containing the axis of the hollow cylinder 7 is equal to approximately 1.5 times the diameter of the rollers.
  • the different rollers of the short circuits 12 and 13 have an identical structure, namely that which is shown in section in FIG. 1a in the case of the roller 14b.
  • the roller 14b comprises a cylindrical sleeve 32 having a groove 23b on its outer surface and supported by two ball bearings, respectively 33 and 34, mounted on the axis 15b of the roller, said axis being fixed by screwing to the plate 16.
  • Two flanges 35 and 36 fixed to the sleeve by screws such as 37, close the ends of the sleeve and also form stops for the ball bearings 33 and 34.
  • the flange 36 of each roller which is opposite the playing plate the mass roll, plate 16 for the roller 14b, is separated from this plate by a slight clearance so that the plate / roller assembly forms a capacity.
  • the conductive element 38 to be treated comes into contact with the short-circuit 12, by pressing against the downward-facing part of the groove 23a of the roller 14a, then in s 'winding in the part facing upwards of the groove 23b of the roller 14b and finally pressing against the part facing downwards of the groove 23c of the roller 14c, then crosses the hollow cylinder 7 and enters. contact with the short-circuit 13, by pressing against the downward-facing part of the groove 31a of the roller 24a, then winding against the upward-facing part of the groove 31b of the roller 24b and finally by s 'pressing against the downward facing part of the groove 31c of the roller 34c.
  • the conductive element is taken up by traction means, for example is wound on a winder, not shown, driven in rotation by a motor, which ensures continuous scrolling of the conductive element through the device.
  • the waveguide 2 fitted to the device shown schematically in FIG. 1 can be replaced by a removable waveguide 39 as shown in FIG. 2.
  • This waveguide 39 which also has a rectangular section, the largest dimension is vertical, has three parts, namely an anterior part 39a, a middle part 39b and a posterior part 39c.
  • the front parts 39a and middle 39b of the waveguide ' have their opposite ends, respectively 40 and 41, in the form of flanges and are tightly connected by mechanical fastening means such as bolts not shown pressing said flanges l one against the other.
  • a window 42 made of a material permeable to electromagnetic waves such as TEFLO ⁇ , is interposed between the flanges 40 and 41 and separates the interior area 43a from the front portion 39a of the waveguide from the interior area 43b from the middle portion 39b of said waveguide.
  • the middle part 39b and rear part 39c of the waveguide have their opposite ends, respectively 44 and 45, in the form of flanges and are tightly connected by mechanical fixing means such as bolts not shown pressing said flanges one against the other.
  • a window 46 made of a material of the same kind as that constituting the window 42, is interposed between the flanges 44 and 45 and separates the interior area 43b from the middle portion 39b of the waveguide from the interior area 43c from the posterior portion 39c of said waveguide.
  • a coupling iris 8 is mounted in the front part 39a of the waveguide while a piston 9 short-circuit with adjustable positioning, provided with an operating rod 10, closes the rear part 39c of said guide waves.
  • Each of the large faces 47 and 48 of the waveguide has, at the middle portion 39b of the latter, a circular orifice, respectively 49 and 50, extended by a cylindrical hollow endpiece, respectively 51 and 52, the longitudinal axes of said tips being combined and orthogonally meeting the longitudinal axis of the waveguide.
  • the interior zone 43b of the central part 39b of the waveguide opens outwards via a cylindrical nozzle 53, said nozzle being arranged to be connectable to a source of inert gas under slight pressure so as to allow a scan of the inner zone 43b of the middle part 39b of the waveguide by an inert gas.
  • the device which has just been described with reference to FIGS. 1, 1a, 1b and 2, operates as follows.
  • the thread-like conductive element 38 which can, for example, come from a feeder system of the reel type or from an installation in which the conductive element has undergone a preliminary treatment such as a coating by dusting or by coating, first of all passes into contact with the rollers 14a, 14b and 14c of the capacitive short-circuit 12 as described above, then passes axially through the hollow cylinder 7 associated with the waveguide 2 or else the end piece 51, the area 43b and the tip 52 of the waveguide 39, then passes into contact with the rollers 24a, 24b and 24c of the capacitive short-circuit 13 as indicated previously and finally is wound on a winding machine driven in rotation at constant speed, for example a few centimeters to a few meters per second, by an engine.
  • the rotation of the winder ensures the drive of the conductive element and thereby its continuous scrolling through the heat treatment device.
  • an impedance and frequency adaptation of the applicator system namely waveguide 2 and hollow cylinder 7 or waveguide 39 and hollow tips 51 and 52, is produced by acting on the opening of the coupling iris 8 and the positioning of the piston 9 in the waveguide, so that the electromagnetic energy supplied by the microwave generator 1 is fully transferred to the conductive element 38.
  • Such an adaptation of impedance and frequency is carried out, as is well known, by measurement on a vobulator for example.
  • the generator 1 for example with magnetron, emits electromagnetic waves of the microwave type having a frequency between 0.3 GHz and 10 GHz, which propagate in the waveguide 2 or 39.
  • said waves propagate in waveguide 2 or 39, rectangular section of large vertical dimension, according to TE - mode.
  • the electric field associated with the microwaves is maximum in a median plane perpendicular to the two large faces of the waveguide, that is to say parallel to the longitudinal axis of the hollow cylinder 7 associated with the guide d waves 2 or to the longitudinal axis of the end pieces 51 and 52 associated with the waveguide 39, said axis representing the axis of travel of the filiform conductive element 38.
  • the portion of conductive element 38 delimited by the two short circuits 12 and 13 are therefore placed parallel to the electric field associated with the microwaves propagating in the waveguide in an area where said electric field is maximum, which causes an electrical coupling of the electromagnetic energy of the microwaves to the aforementioned portion.
  • the conductive element 38 which plays the role of an antenna tuned to the emission frequency of the generator 1, with the result of the induction of a microwave electric current in said porti on of the conductive element, this electric current being brought back to ground by the capacitive short-circuits 12 and 13.
  • a a. such a return to ground by the short-circuits 12 and 13 prevents propagation of the microwave current on the one hand to the winder receiving the heat-treated conductive element and on the other hand to the means for feeding the element conductor to the heat treatment device.
  • the distance between the short-circuits 12 and 13, which determines the length of the portion of the conductive element traversed by the microwave electric current, is adjusted so that said portion constitutes a circuit resonant to the frequency of the waves emitted by the generator, which allows to obtain an overcurrent in this portion of conductive element.
  • the conductive element consists of a conductive material, for example carbon fibers or even metal, carrying a continuous or discontinuous coating of a material capable of heating by thermal conduction and either to melt or to harden
  • the heating of the conductive material by Joule effect causes the coating material to heat up by conduction which, depending on the background, in the case of a thermoplastic material, or hardens, in the case of a thermosetting material, to form a compact and homogeneous coating of the conductive element .
  • a conductive element 38 consisting of filiform in a carbon fiber ribbon coated, by an electrostatic powdering process in a fluidized bed, with a polyamide powder, a compact and homogeneous coating of the carbon fibers of the ribbon was obtained by fusion by thermal conduction of the polyamide powder under the action of the Joule effect heating of carbon fibers "traversed by the microwave electric current.
  • the power supplied by the generator to the conductive element was between 500 W and 2000 W and the speed of scrolling of the conductive element was between 0.1 and 1.5 m / s.
  • the device shown diagrammatically in FIGS. 3 and 3a comprises an HF transmitter 54, an applicator system consisting of an antenna, of a metal such as aluminum or copper, connected to the HF transmitter by a conductor 67 and consisting of a support bar 55 ending with a semi-cylindrical deflector 56, and a short-circuit system comprising a first short-circuit 12 and a second short-circuit 13.
  • a semi-cylindrical deflector antenna one could also use an antenna consisting solely of a copper or aluminum bar with cylindrical or semi-cylindrical section.
  • the short-circuits of the short-circuit system have a structure similar to that of the short-circuits shown in FIGS.
  • 1, 1a and 1b therefore comprise three rollers 14a, 14b and 14c for the short-circuit 12 and three rollers 24a, 24b and 24c for the short circuit 13, each of the rollers also carrying a groove on its external lateral surface, said short circuits 12 and 13 being arranged on either side of the antenna.
  • the conductive element 38 to be heat treated comes into contact with the short-circuit 12 by pressing against the grooves of the rollers 14a, 14b and 14c as indicated in the case of the FIG. 1, then passes in front of the reflector 56 of the antenna in a direction parallel to the longitudinal axis of said reflector and then comes into contact with the short circuit 13 by pressing against the grooves of the rollers 24a, 24b and 24c as indicated for the device of FIG. 1.
  • the conductive element 38 is taken up by receiving means, for example is wound on a winder, not shown, driven in rotation by a motor, which ensures continuous scrolling of the conductive element through the device.
  • the HF generator 54 of electromagnetic energy comprises a vacuum amplifier tube of the triode type 57, which has an anode 57a, a grid 57b and a cathode 57c and whose anode charge is a resonant circuit 58 having in parallel a capacitor 59 and a choke 60.
  • a divider / inverter circuit 61 takes and reverses a fraction of the anode voltage oscillations and injects the fraction of the inverted oscillations on the gate 57b of the triode 57 through a capacitor 62 preventing the passage of any DC component of said fraction.
  • a resistor 63 is interposed between the grid 57b and ground.
  • the anode 57a is connected to the positive terminal of a high voltage supply 66 through an inductor 65 with adjustable inductance preventing the voltage oscillations from going back to the continuous supply 66 while a capacitor 64 prevents the passage of any component continues towards the oscillating circuit.
  • the 38 filiform conducting element which may, for example, come from a reel or from a typical installation supply system wherein the conductive element has undergone a prior treatment such as powder coating or by coating, first passes in contact with the rollers 14a, 14b and 14c of the short circuit 12, then passes in front of the reflector 56 of the antenna so as to be contained in the plane of symmetry of the reflector, which passes through the 'longitudinal axis of the latter, and to remain parallel to said longitudinal axis, then passes in contact with the rollers 24a, 24b and 24c of the short circuit 13 and finally is wound on a winder driven in rotation at constant speed, for example a few centimeters a few meters per second, by an engine.
  • a prior treatment such as powder coating or by coating
  • the rotation of the winder ensures the drive of the conductive element and thereby its continuous scrolling through the heat treatment device.
  • the passage of the conductive element 38 in contact with the rollers of the short circuit 12 and in contact with the rollers of the short circuit 13 takes place as indicated previously in the case of the device of FIG. 1.
  • an impedance adaptation of the applicator system is carried out by varying the distance separating the conductive element 38 from the reflector 56 of the antenna, in a way to maximize the transfer of energy from the HF generator 54 to the conductive element 38.
  • the HF generator 54 produces oscillations having a frequency between 1 MHz and 0.3 GHz, which excite the antenna and causes the latter to radiate electromagnetic waves having a frequency corresponding to that of the oscillations produced by the generator 54.
  • the portion of conductive element 38 delimited by the two short circuits 12 and 13, which has a direction parallel to that of the longitudinal axis of the antenna deflector 56 behaves like a receiving antenna and picks up the electromagnetic waves emitted by the antenna, resulting in the production of a high frequency electric current in said portion of the conductive element 38, this electric current being reduced to ground by the capacitive short-circuits 12 and 13.
  • the distance between the short-circuits 12 and 13, which determines the length of the portion of the conductive element traversed by the high frequency electric current, is adjusted so that said portion of the the conductive element constitutes a circuit resonant to the frequency of the oscillations emitted by the HF generator 54.
  • the conductive element consists of a conductive material, for example non-metallic conductive fibers such as carbon fibers or even metal, carrying a continuous or discontinuous coating of a material capable of heating by thermal conduction and either of melting or hardening
  • the heating of the conductive material by Joule effect causes, as indicated previously in the case of the operation of the device according to FIG. 1, a heating by conduction of the coating material which, depending on the case, melts if it is thermoplastic or hardens if it is thermosetting, to form a compact and homogeneous coating of the conductive element.
  • a filiform conductive element 38 consisting of a ribbon of carbon fibers coated, by an electrostatic powdering process in a fluidized bed, with polyamide powder
  • a compact and homogeneous coating of the carbon fiber ribbon was obtained by fusion by thermal conduction of the polyamide powder under the action of the Joule effect heating of the carbon fibers traversed by the high frequency electric current.
  • the distance from the conductive element 38 to the support 55 of the antenna was equal to 10 cm while the distance between the short-circuits 12 and 13 was 2 meters.
  • the power supplied to the conducting element 38 varied from 530 W to
  • the portion of conductive element facing the antenna can pass inside a tube made of a material permeable to electromagnetic waves and in particular quartz, in which there is a slight overpressure of an inert gas.

Abstract

An alternating current with a frequency comprised between 2 MHz and 10 MHz is generated in a portion of the conductor element (38) limited by two short circuits (12, 13), thereby causing a heating by Joule effect of said conductor element portion. To generate said current, the electromagnetic energy emitted by the microwave or high-frequency generator (1) emitting at the selected frequency is electrically or magnetically coupled by means of an applicator (2, 7) to the conductor element portion acting as antenna tuned on the emission frequency of the generator (1). Application, amongst other things, to the homogeneous coating of a conductor element, for example based on carbon fibres, carrying a continuous or discontinuous coating of thermoplastic material susceptible of heating and melting by thermal conduction.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE D'UN ELEMENT CONDUCTEUR AU MOINS PARTIELLEMENT CONSTITUE D'UN MATERIAU CONDUCTEURMETHOD AND DEVICE FOR THE HEAT TREATMENT OF A CONDUCTIVE ELEMENT AT LEAST PARTIALLY CONSISTING OF A CONDUCTIVE MATERIAL
L'invention concerne un procédé ainsi qu'un dispositif pour le traitement thermique par effet Joule d'un élément conducteur au moins partiellement constitué d'un matériau conducteur.The invention relates to a method and a device for the Joule heat treatment of a conductive element at least partially made of a conductive material.
En particulier, le procédé et le dispositif suivant l'invention sont appropriés pour le chauffage d'un élément conducteur du type précité, avantageusement sous une forme filiforme et notamment sous la forme de fibres, qui porte un revêtement continu ou discontinu en une matière, notamment à base d'un produit polymère, susceptible de s'échauffer par conduction thermique et de ce fait de se ramollir ou de durcir, suivant que ladite matière est thermoplastique ou thermoducissable, pour former un enrobage homogène de l'élément conducteur.In particular, the method and the device according to the invention are suitable for heating a conductive element of the aforementioned type, advantageously in a filiform form and in particular in the form of fibers, which carries a continuous or discontinuous coating of a material, in particular based on a polymer product, capable of heating by thermal conduction and therefore of softening or hardening, depending on whether said material is thermoplastic or thermosettable, to form a homogeneous coating of the conductive element.
On sait que tout conducteur électrique présentant une résistance oh ique est le siège d'un échauffement par effet Joule, lorsqu'il est parcouru par un courant électrique.We know that any electrical conductor with ohic resistance is the seat of a Joule effect heating, when it is traversed by an electric current.
L'utilisation d'un courant électrique continu pour chauffer un conducteur et notamment un conducteur en défilement est bien connue et donne 'des résultats satisfaisants sous réserve que les résistances de contact au point d'amenée d'énergie soient très faibles par rapport à la résistance du conducteur.The use of a direct electric current to heat a conductor and in particular a running conductor is well known and gives satisfactory results provided that the contact resistances at the point of energy supply are very low compared to the conductor resistance.
Lorsque le conducteur porte un revêtement thermofusible ou thermodurcissable et de nature isolante, par exemple un revêtement obtenu par dépôt d'une matière polymère pulvérulente, la présence de ce revêtement nuit aux conditions de bon contact. De ce fait, il n'est plus possible de réaliser une fusion ou un durcissement satisfaisant d'un tel revêtement par passage d'un courant électrique continu dans le conducteur portant ce revêtement pour obtenir un enrobage homogène dudit conducteur par la matière de revêtement thermofusible ou thermodurcissable. On a déjà décrit (FR-A-1569046) le chauffage en continu d'un matériau diélectrique enrobant un élément filiforme conducteur de l'électricité au moyen de microondes, en faisant appel à un dispositif comportant un conducteur coaxial comprenant une enveloppe conductrice fermée à ses deux extrémités par des éléments conducteurs-, deux âmes conductrices tubulaires alignées et séparées l'une de l'autre par un .intervalle prédéterminé, qui sont disposées fixement à l'intérieur ' de l'enveloppe et coaxiale ent à cette dernière.When the conductor carries a thermofusible or thermosetting coating and of an insulating nature, for example a coating obtained by deposition of a pulverulent polymeric material, the presence of this coating harms the conditions of good contact. Therefore, it is no longer possible to achieve a satisfactory melting or hardening of such a coating by passing a direct electric current through the conductor carrying this coating to obtain a homogeneous coating of said conductor with the hot-melt coating material. or thermosetting. We have already described (FR-A-1569046) the continuous heating of a dielectric material coating an electrically conductive filiform element by means of microwaves, using a device comprising a coaxial conductor comprising a conductive envelope closed at both ends by conducteurs- elements, two tubular conductive cores aligned and separated from each other by a predetermined .intervalle, which are fixedly disposed within 'of the casing and coaxial ent thereto.
Le chauffage est réalisé en amenant l'élément filiforme enrobé du matériau diélectrique à circuler à l'intérieur des deux âmes tubulaires et en soumettant ledit matériau diélectrique, dans l'espace séparant les deux âmes conductrices, à l'action d'un champ électrique engendré par des microondes produites dans le coaxial par transfert à ce dernier, au moyen d'un adaptateur électronique, de l'énergie électromagnétique microonde délivrée par un générateur. Le chauffage précité par microondes, qui est un chauffage du type par pertes diélectriques, ne peut être mis en oeuvre qu'avec des éléments conducteurs filiformes par suite de la nécessité de faire passer ces éléments à l'intérieur du conducteur coaxial. En outre ledit chauffage n'est réalisable que pour des matériaux d'enrobage de l'élément filiforme conducteur présentant des pertes diélectriques aux fréquences utilisées.The heating is carried out by causing the filiform element coated with the dielectric material to circulate inside the two tubular cores and by subjecting said dielectric material, in the space separating the two conductive cores, to the action of an electric field. generated by microwaves produced in the coaxial by transfer to the latter, by means of an electronic adapter, of the microwave electromagnetic energy delivered by a generator. The aforementioned microwave heating, which is a heating of the dielectric loss type, can only be implemented with filiform conductive elements due to the need to pass these elements inside the coaxial conductor. In addition, said heating can only be carried out for materials for coating the conductive filiform element having dielectric losses at the frequencies used.
On a également proposé (DE-A-1916870) de chauffer par microondes un conducteur métallique revêtu ou non d'une matière diélectrique en faisant passer le conducteur à l'intérieur d'une enveloppe extérieure conductrice, munie avantageusement de deux courts-circuits aptes à court-circuiter le conducteur métallique et l'enveloppe extérieure conductrice, de manière à former une ligne coaxiale à pertes le long de laquelle se propage de l'énergie électromagnétique microonde transférée à la ligne à partir d'un générateur au moyen d'un système de couplage du type guide d'ondes. La ligne coaxiale étant à pertes, l'énergie microonde se dissipe par effet Joule dans le conducteur et également par pertes diélectriques dans le matériau de revêtement du conducteur, dans le matériau du revêtement de l'enveloppe extérieure conductrice et éventuellement dans le milieu dans lequel est placée la ligne coaxiale.It has also been proposed (DE-A-1916870) to microwave microwave a metallic conductor coated or not with a dielectric material by passing the conductor inside a conductive outer envelope, advantageously provided with two suitable short-circuits to short-circuit the metallic conductor and the outer conductive envelope, so as to form a coaxial loss line along which propagates microwave electromagnetic energy transferred to the line from a generator by means of a waveguide type coupling system. The coaxial line being at losses, the microwave energy dissipates by Joule effect in the conductor and also by dielectric losses in the coating material of the conductor, in the coating material of the conductive outer envelope and possibly in the medium in which the coaxial line is placed.
Un tel mode de chauffage de conducteur métallique présente certains inconvénients. Tout d'abord, le mode de transmission à choisir pour transporter l'énergie dépend des dimensions du système, ce qui change la polarisation du champ à l'intérieur de la ligne coaxiale. En outre, il y a interaction du champ à l'intérieur de la ligne coaxiale avec le milieu dans lequel est placée la ligne, ce qui consomme une grande partie de l'énergie et atténue l'effet Joule. De plus, bien que le système constitue un résonnateur dans le sens d'un renvoi de l'énergie par le court-circuit, ce dernier servant principalement à fermer le système pour éviter le parasitage de l'environnement, ce résonnateur n'est pas calé en fréquence • sur le générateur et ne se comporte pas comme un .véritable système résonnant où les surcourants sont intenses. Enfin, ce mode de chauffage faisant appel au transport d'énergie électromagnétique microonde dans une ligne coaxiale à pertes, ne peut pas être appliqué aux produits non filiformes et en particulier aux éléments conducteurs plats tels que les nappes.Such a method of heating a metallic conductor has certain drawbacks. First of all, the mode of transmission to choose to transport the energy depends on the dimensions of the system, which changes the polarization of the field inside the coaxial line. In addition, there is interaction of the field inside the coaxial line with the medium in which the line is placed, which consumes a large part of the energy and attenuates the Joule effect. In addition, although the system constitutes a resonator in the direction of a return of the energy by the short-circuit, the latter being mainly used to close the system to avoid interference from the environment, this resonator is not calibrated in frequency • on the generator and does not behave like a real resonant system where the overcurrents are intense. Finally, this heating mode using the transport of microwave electromagnetic energy in a lossy coaxial line, cannot be applied to non-filiform products and in particular to flat conductive elements such as sheets.
On a trouvé qu'il était possible, en utilisant un courant alternatif haute fréquence dans une mise en oeuvre particulière, d'assurer 1'échauffement d'un élément conducteur par effet Joule dans des conditions satisfaisantes, qui permettent, notamment lorsque cet élément conducteur porte un revêtement continu ou discontinu en une matière de nature isolante thermofusible ou thermodurcissable, d'assurer par conduction thermique une fusion ou un durcissement de ladite matière conduisant à un enrobage homogène de l'élément conducteur. Une telle mise en oeuvre permet de remédier aux inconvénients et insuffisances des techniques susmentionnées de chauffage d'éléments conducteurs. L'invention a donc pour objet un procédé de traitement thermique d'un élément conducteur au moins partiellement constitué d'un matériau électriquement conducteur, dans lequel on couple à une portion de l'élément conducteur une énergie électromagnétique émise par une source électromagnétique de manière à générer dans cette portion d'élément conducteur un courant alternatif de fréquence comprise entre 1MHz et 10GHz et l'on bloque ledit courant électrique dans la portion d'élément conducteur dans laquelle il a été généré, ce qui produit un échauffement de ladite portion d'élément conducteur par effet Joule, caractérisé en ce que l'on réalise le couplage de l'énergie électromagnétique à la portion d'élément conducteur en faisant jouer à cette dernière le rôle d'une antenne accordée sur la fréquence d'émission de la source d'énergie électromagnétique.It has been found that it is possible, by using a high frequency alternating current in a particular implementation, to ensure the heating of a conductive element by Joule effect under satisfactory conditions, which allow, in particular when this conductive element carries a continuous or discontinuous coating of a material of an thermofusible or thermosetting insulating nature, to ensure by thermal conduction a melting or hardening of said material leading to a homogeneous coating of the conductive element. Such an implementation makes it possible to remedy the drawbacks and inadequacies of the abovementioned techniques for heating conductive elements. The subject of the invention is therefore a method of heat treatment of a conductive element at least partially made of an electrically conductive material, in which an electromagnetic energy emitted by an electromagnetic source is coupled to a portion of the conductive element. generating in this portion of conductive element an alternating current of frequency between 1 MHz and 10 GHz and blocking said electric current in the portion of conductive element in which it was generated, which produces a heating of said portion d conductive element by Joule effect, characterized in that the electromagnetic energy is coupled to the portion of conductive element by making the latter play the role of an antenna tuned to the transmission frequency of the source of electromagnetic energy.
Le blocage du courant électrique alternatif de fréquence comprise entre 1 MHz et 10 GHz dans la portion d'élément conducteur jouant le rôle d'antenne est réalisé en particulier en limitant ladite portion d'élément conducteur par deux courts-circuits.The blocking of the alternating electric current of frequency between 1 MHz and 10 GHz in the portion of conductive element playing the role of antenna is achieved in particular by limiting said portion of conductive element by two short-circuits.
Le procédé suivant l'invention peut être mis en oeuvre sur un élément conducteur immobile ou sur un élément conducteur se déplaçant en continu au cours du traitement. En particulier ledit procédé convient tout spécialement pour le traitement thermique d'éléments conducteurs défilant à grande vitesse.The method according to the invention can be implemented on a stationary conductive element or on a conductive element moving continuously during the treatment. In particular, said method is particularly suitable for the heat treatment of conductive elements traveling at high speed.
Le courant électrique alternatif, circulant dans la portion d'élément conducteur jouant le rôle d'antenne, est induit en couplant électriquement ou magnétiquement à ladite portion d'élément conducteur l'énergie créée par la source d'énergie électromagnétique émettant à la fréquence choisie comprise entre 1 MHz et 10 GHz.The alternating electric current, flowing in the portion of conductive element playing the role of antenna, is induced by electrically or magnetically coupling to said portion of conductive element the energy created by the source of electromagnetic energy emitting at the chosen frequency. between 1 MHz and 10 GHz.
La longueur de la portion de l'élément conducteur jouant le rôle d'antenne parcourue par le courant alternatif de fréquence comprise dans l'intervalle précité est avantageusement choisie pour constituer un circuit résonnant à perte, dont la fréquence de résonnance correspond à la fréquence d'émission de la source Lorsque la portion de l'élément conducteur parcourue par le courant alternatif est délimitée par deux courts-circuits, lesdits courts-circuits peuvent être du type capacitif ou encore du type selfique. L'élément conducteur soumis au traitement suivant l'invention peut avoir une forme quelconque. Il peut se présenter notamment sous la forme d'une plaque, d'une feuille ou d'une nappe ou encore, avantageusement, sous la forme d'un élément filiforme, c'est-à-dire d'un élément fin, souple ou rigide, de grande longueur ayant la forme d'un fil ou d'un ruban. L'élément filiforme peut se présenter notamment sous la forme d'un fil monofilamentaire ou multifilamentaire, d'un filé de fibres ou encore d'un toron. L'élément conducteur est généralement constitué en totalité d'un matériau conducteur tel que métal, carbone, graphite, mélange de tels matériaux, mais on peut envisager le cas où l'élément conducteur n'est formé qu'en partie du matériau conducteur, l'autre partie consistant en un matériau pratiquement non conducteur notamment de type inorganique comme la silice.The length of the portion of the conductive element playing the role of antenna traversed by the alternating current of frequency included in the above-mentioned interval is advantageously chosen to constitute a lossy resonant circuit, the resonant frequency of which corresponds to the frequency d source broadcast When the portion of the conducting element traversed by the alternating current is delimited by two short-circuits, said short-circuits can be of the capacitive type or even of the inductive type. The conductive element subjected to the treatment according to the invention can have any shape. It can be in particular in the form of a plate, a sheet or a sheet or also, advantageously, in the form of a filiform element, that is to say of a thin, flexible element. or rigid, of great length having the shape of a wire or a ribbon. The filiform element may be in particular in the form of a monofilament or multifilament yarn, a yarn of fibers or even a strand. The conductive element generally consists entirely of a conductive material such as metal, carbon, graphite, mixture of such materials, but one can consider the case where the conductive element is formed only in part of the conductive material, the other part consisting of a practically non-conductive material, in particular of the inorganic type, such as silica.
Le procédé suivant l'invention est particulièrement approprié pour le traitement thermique d'éléments conducteurs consistant en totalité en fibres de carbone ou encore dont une partie seulement est formée de fibres de carbone, l'autre partie étant constituée d'un matériau non carboné et en particulier de fibres non carbonées comme les fibres de verre.- Lorsque l'élément conducteur est formé seulement en partie de fibres de carbone, il renferme avantageusement au moins 10 % en poids desdites fibres tandis que la partie restante est constituée du matériau non carboné. Un élément conducteur de ce type peut être formé, par exemple de 20 à 40 % en poids de fibres de carbone et de 80 à 60 % en poids de fibres de verre.The process according to the invention is particularly suitable for the heat treatment of conductive elements consisting entirely of carbon fibers or of which only a part is formed of carbon fibers, the other part consisting of a non-carbon material and in particular non-carbon fibers such as glass fibers. When the conductive element is formed only in part from carbon fibers, it advantageously contains at least 10% by weight of said fibers while the remaining part consists of the non-carbon material. . A conductive element of this type can be formed, for example from 20 to 40% by weight of carbon fibers and from 80 to 60% by weight of glass fibers.
L'élément conducteur, que l'on traite par le procédé de l'invention, peut porter un revêtement continu ou discontinu en une matière susceptible de s'échauffer par conduction thermique et soit de fondre ou de durcir pour assurer un enrobage homogène de l'élément conducteur. Le revêtement continu ou discontinu en matière susceptible de s'échauffer par conduction thermique, que peut porter l'élément conducteur, peut être formé par toute méthode connue et, par exemple, par pulvérisation d'une solution de ladite matière sur l'élément conducteur, par passage de l'élément conducteur dans un bain constitué d'une solution de la matière de revêtement, ou encore par poudrage électrostatique ou non de l'élément conducteur dans un lit fluidisé d'une poudre de ladite matière de revêtement.The conductive element, which is treated by the process of the invention, can carry a continuous or discontinuous coating of a material capable of heating by thermal conduction and either melt or harden to ensure a homogeneous coating of the conductive element. The continuous or discontinuous coating of material capable of heating by thermal conduction, which can be carried by the conductive element, can be formed by any known method and, for example, by spraying a solution of said material on the conductive element , by passage of the conductive element in a bath consisting of a solution of the coating material, or by electrostatic powdering or not of the conductive element in a fluidized bed of a powder of said coating material.
La matière de revêtement susceptible de s'échauf¬ fer par conduction thermique peut consister en une matière thermoplastique et notamment en un polymère thermoplas¬ tique tel que polyamide, comme par exemple polyamide 11, polyamide 12 ou polyamide 6, polyoléfine et notamment polyéthylène ou polypropylène, polycarbonate, polytêtra- fluoroéthylëne, polyfluorure de vinylidène ou encore en u e matière thermodurcissable et en particulier en une résine thermodurcissable comme, par exemple, une résine époxy.The coating material capable of being heated by thermal conduction may consist of a thermoplastic material and in particular of a thermoplastic polymer such as polyamide, such as for example polyamide 11, polyamide 12 or polyamide 6, polyolefin and in particular polyethylene or polypropylene. , polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride or in a thermosetting material and in particular in a thermosetting resin such as, for example, an epoxy resin.
L'élément conducteur, qui peut se présenter sous une forme quelconque et notamment sous l'une des formes indiquées plus haut, peut également consister en une armature, conductrice ou non, noyée dans une matrice constituée d'un mélange d'une matière thermoplastique ou thermodurcissable, susceptible de s'échauffer par conduction,, et d'un matériau conducteur. Ladite matière thermoplastique ou thermodurcissable et le matériau conducteur sont tels que définis précédemment tandis que l'armature peut consister notamment en fils, fibres, treillis, tissés ou non tissés en un matériau constitué en totalité ou seulement en partie d'un matériau conducteur comme mentionné plus haut.The conductive element, which can be in any form and in particular in one of the forms indicated above, can also consist of a reinforcement, conductive or not, embedded in a matrix made of a mixture of a thermoplastic material or thermosetting, capable of heating by conduction, and of a conductive material. Said thermoplastic or thermosetting material and the conductive material are as defined above while the reinforcement may consist in particular of son, fibers, lattice, woven or nonwoven in a material consisting entirely or only in part of a conductive material as mentioned upper.
Si besoin est, le traitement thermique de l'élément conducteur peut être réalisé en atmosphère contrôlée et notamment en atmosphère inerte, par exemple atmosphère d'azote ou de gaz rares. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, c'est-à-dire pour le traitement thermique d'un élément conducteur au moins partiellement constitué d'un matériau électriquement conducteur, comporte un générateur d'énergie électromagnétique susceptible d'émettre des ondes électromagnétiques ayant une fréquence comprise entre 1 MHz et 10 GHz, un système applicateur agencé pour coupler à une portion de l'élément conducteur l'énergie électromagnétique émise par le générateur de manière à produire dans ladite portion d'élément conducteur un courant électrique de même fréquence que les ondes émises par le générateur et un système de court-circuit arrangé pour bloquer dans la portion d'élément conducteur le courant électrique produit dans cette portion d'élément conducteur, et il se caractérise en ce que ladite portion d'élément conducteur est disposée de manière à constituer une antenne couplée au générateur par l'intermédiaire du système applicateur et en ce que ledit système de court-circuit est du type selfique ou capacitif et présente un agencement tel que la portion d'élément conducteur formant antenne est soit en contact avec ledit système ou en constitue la partie active.If necessary, the heat treatment of the conductive element can be carried out in a controlled atmosphere and in particular in an inert atmosphere, for example an atmosphere of nitrogen or of rare gases. A device for implementing the method according to the invention, that is to say for the heat treatment of a conductive element at least partially made of an electrically conductive material, comprises an electromagnetic energy generator capable of '' emitting electromagnetic waves having a frequency between 1 MHz and 10 GHz, an applicator system arranged to couple to a portion of the conductive element the electromagnetic energy emitted by the generator so as to produce in said portion of conductive element electric current of the same frequency as the waves emitted by the generator and a short-circuit system arranged to block in the portion of conductive element the electric current produced in this portion of conductive element, and it is characterized in that said portion conductive element is arranged so as to constitute an antenna coupled to the generator by the inte intermediate of the applicator system and in that said short-circuit system is of the inductive or capacitive type and has an arrangement such that the portion of conductive element forming antenna is either in contact with said system or constitutes the active part thereof.
De préférence, le système de court-circuit est agencé de telle sorte que la portion d'élément conducteur dans laquelle il bloque le courant électrique généré dans cette portion, forme un circuit résonnant à la fréquence des ondes émises par le générateur, de manière à créer une surintensité dans ladite portion d'élément conducteur. Le générateur d'énergie électromagnétique, qui fait partie du dispositif suivant l'invention, peut être choisi parmi les divers générateurs existants susceptibles d'émettre des ondes électromagnétiques ayant une fréquence comprise entre 1 MHz et 10 GHz. Le générateur peut consister notamment en un générateur d'ondes électromagnétiques, dites microondes, ayant des fréquences comprises entre 0,3 GHz et 10 GHz, un tel générateur étant par exemple à magnetron ou encore du type oscillateur électronique à klystron. Le générateur peut être encore choisi parmi les générateurs d'ondes électromagnétiques, dites à haute fréquence (ondes HF) ou très haute fréquencePreferably, the short-circuit system is arranged so that the portion of conductive element in which it blocks the electric current generated in this portion, forms a circuit resonant to the frequency of the waves emitted by the generator, so as to creating an overcurrent in said portion of conductive element. The electromagnetic energy generator, which is part of the device according to the invention, can be chosen from the various existing generators capable of emitting electromagnetic waves having a frequency between 1 MHz and 10 GHz. The generator can consist in particular of a generator of electromagnetic waves, called microwaves, having frequencies between 0.3 GHz and 10 GHz, such a generator being for example magnetron or of the electronic oscillator klystron type. The generator can still be chosen from electromagnetic wave generators, called high frequency (HF waves) or very high frequency
(ondes VHF) , ayant des fréquences comprises entre 1 MHz et(VHF waves), having frequencies between 1 MHz and
300 MHz, de tels générateurs étant par exemple du type300 MHz, such generators being for example of the type
5 oscillateurs électroniques à tube à vide ou à transistors.5 electronic vacuum tube or transistor oscillators.
•Le système applicateur permettant de coupler à l'élément conducteur l'énergie électromagnétique émise par le générateur peut être agencé pour réaliser un couplage magnétique de ladite énergie. Un tel système applicateur • The applicator system making it possible to couple the electromagnetic energy emitted by the generator to the conductive element can be arranged to carry out a magnetic coupling of said energy. Such an applicator system
10 comporte le plus souvent un bobinage alimenté par le générateur, ledit bobinage étant associé à un second bobinage formé par l'élément conducteur pour constituer un transformateur dont le bobinage du système applicateur constitue l'enroulement primaire et l'élément conducteur10 most often comprises a winding supplied by the generator, said winding being associated with a second winding formed by the conductive element to constitute a transformer whose winding of the applicator system constitutes the primary winding and the conductive element
15 bobiné forme l'enroulement secondaire. Un tel système applicateur, qui nécessite pour l'élément conducteur de se présenter sous la forme d'un enroulement, n'est utilisable en pratique que dans le cas du traitement d'éléments conducteurs, comme les conducteurs filiformes métalliques,15 coiled forms the secondary winding. Such an applicator system, which requires the conductive element to be in the form of a winding, can only be used in practice in the treatment of conductive elements, such as metallic filiform conductors,
20 susceptibles d'être mis sous la forme d'enroulements du20 can be put in the form of windings of the
«a type solënoide."A solenoid type.
De préférence, et en particulier dans le cas du traitement d'éléments conducteurs non métalliques, le système applicateur permettant de coupler à l'élémentPreferably, and in particular in the case of the treatment of non-metallic conductive elements, the applicator system making it possible to couple to the element
25 conducteur l'énergie électromagnétique émise par le générateur est agencé pour réaliser un couplage électrique de ladite énergie. Lorsque le générateur est du type générateur à microondes, le système applicateur du type à couplage électrique peut consister en un guide d'ondes25 conductive electromagnetic energy emitted by the generator is arranged to achieve an electrical coupling of said energy. When the generator is of the microwave generator type, the applicator system of the electrically coupled type can consist of a waveguide.
30 alimenté par le générateur, ce guide d'ondes étant traversé par l'élément conducteur à traiter parallèlement au champ électrique créé dans le guides d'ondes. Lorsque le générateur est du type haute fréquence (HF) ou très haute fréquence (VHF) , le système applicateur du type à30 supplied by the generator, this waveguide being traversed by the conductive element to be treated parallel to the electric field created in the waveguides. When the generator is of the high frequency (HF) or very high frequency (VHF) type, the applicator system of the
35 couplage électrique peut consister en une antenne excitée par le générateur, l'élément conducteur jouant le rôle d'antenne réceptrice. L'antenne émettrice peut être de tout type connu dans l'art et peut consister par exemple en un déflecteur hémicylindrique en un métal tel que l'aluminium ou encore en un barreau cylindrique ou hémicylindrique en un métal tel que le cuivre ou 1'aluminium. Le système applicateur, et notamment le système applicateur du type à couplage électrique, comporte des moyens d'adaptation en impédance qui assurent un couplage optimal, à l'élément conducteur, de l'énergie électromagnétique produite par le générateur. Dans un applicateur comportant un guide d-'ondes les moyens d'adaptation en impédance comprennent un iris de couplage et un piston de court-circuit à positionnement variable disposés dans le guide d'ondes entre le générateur et la zone de passage de l'élément conducteur pour l'iris de couplage et en aval de ladite zone de passage pour le piston de court-circuit variable. Dans un applicateur du type antenne émettrice, les moyens d'adaptation en impédance consistent entre autres en moyens propres à faire varier la distance de l'antenne ' à l'élément conducteur.35 electrical coupling can consist of an antenna excited by the generator, the conductive element playing the role of receiving antenna. The transmitting antenna can be of any type known in the art and can consist, for example in a semi-cylindrical deflector in a metal such as aluminum or also in a cylindrical or semi-cylindrical bar in a metal such as copper or aluminum. The applicator system, and in particular the applicator system of the electrically coupled type, includes impedance matching means which ensure optimal coupling, to the conductive element, of the electromagnetic energy produced by the generator. In an applicator comprising a waveguide, the impedance adaptation means comprise a coupling iris and a variable positioning short-circuit piston arranged in the waveguide between the generator and the passage zone of the conductive element for the coupling iris and downstream of said passage zone for the variable short-circuit piston. In an applicator of the kind transmitting antenna, the impedance means in adaptation consist among other means suitable for varying the distance from the antenna 'to the conductive element.
Le système de court-circuit, qui permet de bloquer dans une portion de l'élément conducteur le courant électrique induit dans cet élément conducteur peut être un système de court-circuit de type selfique. Un tel système de court-circuit peut être constitué de l'élément conducteur lui même mis sous la forme d'un bobinage ayant un diamètre et une longueur propres à conférer audit bobinage un coefficient de self induction ayant une valeur suffisante pour que le courant induit dans l'élément conducteur bobiné soit bloqué dans le bobinage par effet solénoide.The short circuit system, which makes it possible to block in a portion of the conductive element the electric current induced in this conductive element can be a short circuit system of the inductive type. Such a short-circuit system can consist of the conductive element itself put in the form of a winding having a diameter and a length suitable for conferring on said winding a self-induction coefficient having a value sufficient for the current induced in the wound conductor element is blocked in the winding by solenoid effect.
Un système de court-circuit de type capacitif est généralement préféré surtout lorsque l'élément conducteur ne peut pas être mis sous la forme d'un bobinage. Un tel système de court-circuit du type capacitif comprend deux courts-circuits de type capacitif de faible impédance, qui sont disposés de part et d'autre du système applicateur et sont reliés chacun par contact à l'élément conducteur de manière à délimiter entre eux une portion d'élément conducteur dans laquelle doit être bloqué le courant électrique de fréquence élevée induit par le système applicateur dans cette portion de l'élément conducteur. Suivant une forme de réalisation avantageuse chacun des deux courts-circuits du type capacitif comporte un élément de contact sur lequel s'appuie l'élément conducteur, cet élément de contact étant fixé à un support jouant le rôle de masse et étant séparé dudit support par un jeu approprié pour former une capacité de faible impédance propre à assurer un retour capacitif du courant électrique de fréquence élevée à la masse. En particulier, chacun des deux courts-circuits du type capacitif peut être constitué d'un ou de plusieurs rouleaux sur lequel ou lesquels s'appuie l'élément conducteur,- chacun des rouleaux comportant un axe longitudinal autour duquel il est mobile en rotation et étant fixé par cet axe à un plateau support .jouant le rôle de masse, cette fixation étant réalisée de manière à créer un léger jeu entre les rouleaux et le plateau support pour obtenir une capacité présentant une valeur d'impédance très faible propre à assurer un retour à la masse du courant induit dans la portion d'élément conducteur délimitée par les deux courts-circuits. Les courts-circuits du type capacitif comportant un ou plusieurs rouleaux peuvent être avantageusement utilisés lorsque l'élément conducteur est un élément conducteur souple, et en particulier un élément conducteur souple filiforme, susceptible de s'appuyer sur les rouleaux en épousant une partie du contour de ces derniers, ce qui permet d'assurer un bon contact entre le rouleau et l'élément conducteur.A capacitive type short-circuit system is generally preferred, especially when the conductive element cannot be put in the form of a winding. Such a short-circuit system of the capacitive type comprises two short-circuits of the low-impedance capacitive type, which are arranged on either side of the applicator system and are each connected by contact to the conductive element of so as to delimit between them a portion of conductive element in which the high frequency electric current induced by the applicator system must be blocked in this portion of the conductive element. According to an advantageous embodiment each of the two short circuits of the capacitive type comprises a contact element on which the conductive element is supported, this contact element being fixed to a support playing the role of ground and being separated from said support by a suitable clearance to form a capacitance of low impedance capable of ensuring a capacitive return of the electric current of high frequency to ground. In particular, each of the two short circuits of the capacitive type may consist of one or more rollers on which the conductive element rests, - each of the rollers having a longitudinal axis around which it is movable in rotation and being fixed by this axis to a support plate. playing the role of mass, this fixing being carried out so as to create a slight clearance between the rollers and the support plate to obtain a capacity having a very low impedance value suitable for ensuring a return to ground of the current induced in the portion of conductive element delimited by the two short-circuits. Short-circuits of the capacitive type comprising one or more rollers can be advantageously used when the conductive element is a flexible conductive element, and in particular a filiform flexible conductive element, capable of being supported on the rollers by marrying part of the contour of these, which ensures good contact between the roller and the conductive element.
Les deux courts-circuits du système de court-circuit de type capacitif sont montés de telle sorte qu'ils peuvent être déplacés l'un par rapport à l'autre pour augmenter ou réduire la distance les séparant et permettre ainsi de faire varier la longueur de la portion d'élément conducteur qu'ils délimitent. L'élément conducteur en contact avec chacun des deux courts-circuits de type capacitif, comportant ou non des rouleaux, peut être animé d'un mouvement de défilement continu et dans ce cas le dispositif suivant l'invention comporte encore des moyens moteurs agencés pour assurer ce mouvement de défilement.The two short-circuits of the capacitive-type short-circuit system are mounted in such a way that they can be moved relative to each other to increase or reduce the distance between them and thus allow the length to be varied. of the portion of conductive element which they delimit. The conductive element in contact with each of the two short circuits of the capacitive type, with or without rollers, can be animated by a continuous scrolling movement and in this case the device according to the invention also includes motor means arranged to ensure this scrolling movement.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de deux de ses modes de réalisation illustrés par le dessin annexé sur lequel :Other advantages and characteristics of the invention will appear on reading the following description of two of its embodiments illustrated by the appended drawing in which:
- la figure 1 représente schématiquement un dispositif suivant l'invention du type à microondes comportant un applicateur à guides d'ondes et un système de court-circuit du type capacitif à rouleaux, tandis que la figure la montre, en coupe transversale par un plan passant par l'axe d'un rouleau, l'un des courts-circuits du système de court-circuit monté sur le dispositif de la figure 1 et la figure lb représente schématiquement, en coupe transversale, un détail de la fixation du système de court-circuit ;- Figure 1 schematically shows a device according to the invention of the microwave type comprising a waveguide applicator and a short-circuit system of the capacitive type with rollers, while the figure shows it, in cross section through a plane passing through the axis of a roller, one of the short-circuits of the short-circuit system mounted on the device in FIG. 1 and FIG. 1b schematically represents, in cross section, a detail of the fixing of the short circuit;
- la figure 2 donne une variante de réalisation du système applicateur à guide d'ondes, etFIG. 2 gives an alternative embodiment of the waveguide applicator system, and
- la figure 3 schématise un dispositif suivant 1'invention comportant un émetteur haute fréquence (HF) , une antenne utilisée comme système applicateur et un système de court-circuit à rouleaux tandis que la figure 3a donne un schéma de l'émetteur HF et de sa liaison avec l'antenne.- Figure 3 shows schematically a device according to the invention comprising a high frequency transmitter (HF), an antenna used as an applicator system and a roller short-circuit system while Figure 3a gives a diagram of the HF transmitter and its connection with the antenna.
En se référant aux figures 1, la et lb, le dispositif représenté comporte un générateur 1 de micro¬ ondes, notamment un générateur à magnetron émettant des ondes électromagnétiques ayant par exemple une fréquence de 2,45 GHz. Un guide d'ondes 2, qui possède une section rectangulaire dont la plus grande dimension est verticale, est connecté par son extrémité 3 au générateur 1 et s'appuie par des béquilles 4 et 5 sur un bâti 6. Ce guide d'ondes est traversé dans sa partie médiane par un cylindre creux 7 de quartz, dont l'axe longitudinal est horizontal et rencontre orthogonalement l'axe longitudinal du guide d'ondes, ce dernier axe correspondant à l'axe de propagation des ondes dans ledit guide d'ondes. Un iris de couplage 8, à ouverture réglable, est monté dans le guide d'ondes entre l'extrémité 3 du guide d'ondes proche du générateur 1 et le cylindre creux 7, le plan de l'iris étant perpendiculaire à l'axe longitudinal dudit guide d'ondes, tandis qu'un piston 9 de court-circuit à positionnement réglable, pourvu d'une tige de manoeuvre 10, obture le guide d'ondes entre le cylindre creux 7 et l'extrémité 11 du guide d'ondes la plus éloignée du générateur. Un premier court-circuit 12 et un deuxième court-circuit 13, de structure identique, sont disposés de part et d'autre du guide d'ondes et forment le système de court-circuit. Le court-circuit 12 comporte trois rouleaux cylindriques respectivement 14a, 14b et 14c, chacun monté libre en rotation sur un axe tel que l'axe 15b pour le rouleau 14b, ledit axe étant orthogonal à l'axe- longitudi¬ nal du cylindre creux 7 et étant fixé à un plateau jouant le rôle de masse. Le plateau 16 est monté sur un support 17 au moyen de quatre vis, à savoir 18a, 18b, 18c et 18d, qui se vissent dans une pièce associée formant écrou, par exemple 19a associée à la vis 18a, et suscep¬ tible de coulisser dans l'une des deux rainures 20a et 20b en T pratiquées sur la face du support 17 en regard du plateau 16. Plus particulièrement les pièces écrous 19a et 19b associées aux vis 18a et 18b peuvent coulisser dans la rainure 20a tandis que les pièces écrous 19c et 19d associées aux vis 18c et 18d peuvent coulisser dans la rainure 20b. Le support 17 est solidaire de deux éléments supports 21 et 22 fixés eux mêmes au bâti 6. Les rouleaux 14a, 14b et 14c, qui sont munis chacun d'une gorge, respectivement 23a, 23b et 23c, sur leur paroi latérale externe, sont disposés au-dessus de l'axe longitudinal du cylindre creux 7 de telle sorte que cet axe soit sensible¬ ment tangent aux rouleaux 14a et 14c et que d'une part l'écartement entre les rouleaux 14a et 14c soit sensible¬ ment égal au diamètre du rouleau 14b et d'autre part la distance de l'axe longitudinal du rouleau 14b au plan tangent aux rouleaux 14a et 14c et contenant l'axe du cylindre creux 7 soit environ 1,5 fois le diamètre des rouleaux. Le court-circuit 13 comporte également trois rouleaux cylindriques, respectivement 24a, 24b et 24c, qui sont identiques aux rouleaux du court-circuit 12 et sont montés chacun libres en rotation sur un axe ayant une direction orthogonale à l'axe longitudinal du cylindre creux 7, ledit axe étant fixé, comme indiqué précédemment pour le court-circuit 12, à un plateau 25 jouant le rôle de masse. Le plateau 25 est monté sur un support 26 au moyen de quatre vis à savoir 27a, 27b, 27c et 27d, qui se vissent chacune dans une pièce associée formant écrou, analogue à la pièce 19a associée à la vis 18a dans le court-circuit 12, et susceptible de coulisser par paires dans l'une des deux rainures 28a et 28b en T pratiquées sur la face du support 26 en regard du plateau 25. Plus particulièrement les pièces formant écrous associées aux vis 27a et 27b peuvent coulisser dans la rainure 28a tandis que les pièces formant écrous associées aux vis 27c et 27d peuvent coulisser dans la rainure 28b. Le support 26 est solidaire de"deux éléments supports 29 et 30 fixés eux-mêmes au bâti 6. Les rouleaux 24a, 24b et 24c, qui sont pourvus chacun d'une gorge, respectivement 31a, 31b et 31c, sur leur paroi latérale externe, sont disposés au-dessus de l'axe longitudinal du cylindre creux 7 de telle sorte que cet axe soit sensiblement tangent aux rouleaux 24a et 24c et que d'une part l'ecartement entre les rouleaux 24a et 24c soit sensiblement égal au diamètre du rouleau 24b et d'autre part la distance de l'axe longitudinal du rouleau 24b au plan tangent aux rouleaux 24a et 24c et contenant l'axe du cylindre creux 7 soit égale à environ 1,5 fois le diamètre des rouleaux.Referring to Figures 1, la and lb, the device shown comprises a microwave generator 1, in particular a magnetron generator emitting electromagnetic waves having for example a frequency of 2.45 GHz. A waveguide 2, which has a rectangular section the largest dimension of which is vertical, is connected by its end 3 to the generator 1 and is supported by crutches 4 and 5 on a frame 6. This waveguide is crossed in its middle part by a hollow cylinder 7 of quartz, the longitudinal axis of which is horizontal and orthogonally meets the longitudinal axis of the waveguide, the latter axis corresponding to the axis of propagation of the waves in said waveguide. A coupling iris 8, with adjustable opening, is mounted in the waveguide between the end 3 of the waveguide near the generator 1 and the hollow cylinder 7, the plane of the iris being perpendicular to the axis. longitudinal of said waveguide, while an adjustable positioning short-circuit piston 9, provided with an operating rod 10, closes the waveguide between the hollow cylinder 7 and the end 11 of the waves farthest from the generator. A first short circuit 12 and a second short circuit 13, of identical structure, are arranged on either side of the waveguide and form the short circuit system. The short circuit 12 comprises three cylindrical rollers 14a, 14b and 14c respectively, each mounted free in rotation on an axis such as the axis 15b for the roller 14b, said axis being orthogonal to the axis- longitudi¬ nal of the hollow cylinder 7 and being fixed to a plate playing the role of mass. The plate 16 is mounted on a support 17 by means of four screws, namely 18a, 18b, 18c and 18d, which are screwed in an associated part forming a nut, for example 19a associated with the screw 18a, and capable of sliding. in one of the two T-shaped grooves 20a and 20b made on the face of the support 17 opposite the plate 16. More particularly, the nut parts 19a and 19b associated with the screws 18a and 18b can slide in the groove 20a while the nut parts 19c and 19d associated with the screws 18c and 18d can slide in the groove 20b. The support 17 is integral with two support elements 21 and 22 fixed themselves to the frame 6. The rollers 14a, 14b and 14c, which are each provided with a groove, respectively 23a, 23b and 23c, on their external side wall, are arranged above the longitudinal axis of the hollow cylinder 7 so that this axis is substantially tangent to the rollers 14a and 14c and on the one hand the spacing between the rollers 14a and 14c is substantially equal to the diameter of the roller 14b and on the other hand the distance from the longitudinal axis of the roller 14b to the plane tangent to the rollers 14a and 14c and containing the axis of the hollow cylinder 7, ie approximately 1.5 times the diameter of the rollers. The short circuit 13 also comprises three cylindrical rollers, respectively 24a, 24b and 24c, which are identical to the rollers of the short circuit 12 and are each mounted free in rotation on an axis having a direction orthogonal to the longitudinal axis of the hollow cylinder 7, said axis being fixed, as indicated above for the short-circuit 12, to a plate 25 playing the role of ground. The plate 25 is mounted on a support 26 by means of four screws, namely 27a, 27b, 27c and 27d, which are each screwed in an associated part forming a nut, similar to the part 19a associated with the screw 18a in the short circuit. 12, and capable of sliding in pairs in one of the two T-shaped grooves 28a and 28b formed on the face of the support 26 opposite the plate 25. More particularly, the parts forming nuts associated with the screws 27a and 27b can slide in the groove 28a while the parts forming nuts associated with the screws 27c and 27d can slide in the groove 28b. The support 26 is integral with "two support elements 29 and 30 fixed themselves to the frame 6. The rollers 24a, 24b and 24c, which are each provided with a groove, respectively 31a, 31b and 31c, on their external side wall , are arranged above the longitudinal axis of the hollow cylinder 7 so that this axis is substantially tangent to the rollers 24a and 24c and that on the one hand the spacing between the rollers 24a and 24c is substantially equal to the diameter of the roller 24b and on the other hand the distance from the longitudinal axis of the roller 24b to the plane tangent to the rollers 24a and 24c and containing the axis of the hollow cylinder 7 is equal to approximately 1.5 times the diameter of the rollers.
Les différents rouleaux des courts-circuits 12 et 13 ont une structure identique, à savoir celle qui est montrée en coupe sur la figure la dans le cas du rouleau 14b. Le rouleau 14b comporte un manchon cylin¬ drique 32 présentant une gorge 23b sur sa surface externe et supporté par deux roulements à billes, respective¬ ment 33 et 34, montés sur l'axe 15b du rouleau, ledit axe étant fixé par vissage au plateau 16. Deux flasques 35 et 36, fixées au manchon par des vis telles que 37, ferment les extrémités du manchon et forment également butées pour les roulements à billes 33 et 34. La flasque 36 de chaque rouleau, qui est en regard du plateau jouant le rôle de masse, plateau 16 pour le rouleau 14b, est séparée de ce plateau par un léger jeu de telle sorte que l'ensemble plateau/rouleau forme une capacité.The different rollers of the short circuits 12 and 13 have an identical structure, namely that which is shown in section in FIG. 1a in the case of the roller 14b. The roller 14b comprises a cylindrical sleeve 32 having a groove 23b on its outer surface and supported by two ball bearings, respectively 33 and 34, mounted on the axis 15b of the roller, said axis being fixed by screwing to the plate 16. Two flanges 35 and 36, fixed to the sleeve by screws such as 37, close the ends of the sleeve and also form stops for the ball bearings 33 and 34. The flange 36 of each roller, which is opposite the playing plate the mass roll, plate 16 for the roller 14b, is separated from this plate by a slight clearance so that the plate / roller assembly forms a capacity.
L'élément conducteur 38 à traiter, qui se présente ici sous une forme filiforme souple, entre en contact avec le court-circuit 12, en s'appuyant contre la partie tournée vers le bas de la gorge 23a du rouleau 14a, puis en s'enroulant dans la partie tournée vers le haut de la gorge 23b du rouleau 14b et enfin en s'appuyant contre la partie tournée vers le bas de la gorge 23c du rou- leau 14c, puis traverse le cylindre creux 7 et entre .ensuite en contact avec le court-circuit 13, en s'appuyant contre la partie tournée vers le bas de la gorge 31a du rouleau 24a, puis en s'enroulant contre la partie tournée vers le haut de la gorge 31b du rouleau 24b et enfin en s'appuyant contre la partie tournée vers le bas de la gorge 31c du rouleau 34c. A sa sortie du court-circuit 13, l'élément conducteur est repris par des moyens de traction, par exemple est enroulé sur un -bobinoir, non représenté, entraîné en rotation par un moteur, ce qui assure un défilement en continu de l'élément conducteur à travers le dispositif.The conductive element 38 to be treated, which is presented here in a flexible filiform form, comes into contact with the short-circuit 12, by pressing against the downward-facing part of the groove 23a of the roller 14a, then in s 'winding in the part facing upwards of the groove 23b of the roller 14b and finally pressing against the part facing downwards of the groove 23c of the roller 14c, then crosses the hollow cylinder 7 and enters. contact with the short-circuit 13, by pressing against the downward-facing part of the groove 31a of the roller 24a, then winding against the upward-facing part of the groove 31b of the roller 24b and finally by s 'pressing against the downward facing part of the groove 31c of the roller 34c. On leaving the short-circuit 13, the conductive element is taken up by traction means, for example is wound on a winder, not shown, driven in rotation by a motor, which ensures continuous scrolling of the conductive element through the device.
Le guide d'ondes 2 équipant le dispositif repré¬ senté schématiquement sur la figure 1 peut être remplacé par un guide d'ondes 39 démontable tel que représenté sur la figure 2. Ce guide d'ondes 39, qui présente également une section rectangulaire dont la plus grande dimension est verticale, comporte trois parties, à savoir une partie antérieure 39a, une partie médiane 39b et une partie postérieure 39c. Les parties antérieure 39a et médiane 39b du guide d'ondes' ont leurs extrémités en regard, respectivement 40 et 41, en forme de collerettes et sont reliées de manière étanche par des moyens de fixation mécanique tels que des boulons non représentés appuyant lesdites collerettes l'une contre l'autre. Une fenêtre 42, en un matériau perméable aux ondes électromagnétiques tels que le TEFLO ^, est interposée entre les collerettes 40 et 41 et sépare la zone intérieure 43a de la partie antérieure 39a du guide d'ondes de la zone intérieure 43b de la partie médiane 39b dudit guide d'ondes. De même les parties médiane 39b et postérieure 39c du guide d'ondes ont leurs extrémités en regard, respectivement 44 et 45, en forme de collerettes et sont reliées de manière étanche par des moyens de fixation mécanique tels que des boulons non représentés appuyant lesdites collerettes l'une contre l'autre. Une fenêtre 46, en un matériau de même nature que celui constituant la fenêtre 42, est interposée entre les collerettes 44 et 45 et sépare la zone intérieure 43b de la partie médiane 39b du guide d'ondes de la zone intérieure 43c de la partie postérieure 39c dudit guide d'ondes. Un iris de couplage 8 est monté dans la partie antérieure 39a du guide d'ondes tandis qu'un piston 9 de- court-circuit à positionnement réglable, muni d'une tige de manoeuvre 10, obture la partie postérieure 39c dudit guide d'ondes. Chacune des grandes faces 47 et 48 du guide d'ondes présente, au niveau de la partie médiane 39b de ce dernier, un orifice circulaire, respectivement 49 et 50, prolongé par un embout creux cylindrique, respectivement 51 et 52, les axes longitudinaux desdits embouts étant confondus et rencontrant orthogonalement l'axe longitudinal du guide d'ondes. En outre la zone intérieure 43b de la partie médiane 39b du guide d'ondes s'ouvre vers l'extérieur par un ajutage cylindrique 53, ledit ajutage étant agencé pour être connectable à une source de gaz inerte sous une légère pression de manière à permettre un balayage de la zone intérieure 43b de la partie médiane 39b du guide d'ondes par un gaz inerte. Le dispositif, qui vient d'être décrit en référence aux figures 1, la, lb et 2, fonctionne comme suit. L'élément conducteur 38 filiforme, qui peut, par exemple, provenir d'un système d'alimentation du type dévidoir ou encore d'une installation dans laquelle l'élément conducteur a subi un traitement préalable tel qu'un revêtement par poudrage ou par enduction, passe tout d'abord au contact des rouleaux 14a, 14b et 14c du court-circuit capacitif 12 comme décrit plus haut, puis traverse axialement le cylindre creux 7 associé au guide d'ondes 2 ou bien l'embout 51, la zone 43b et l'embout 52 du guide d'ondes 39, passe ensuite au contact des rouleaux 24a, 24b et 24c du court-circuit capacitif 13 comme indiqué précédemment et enfin s'enroule sur un bobinoir entraîné en rotation à vitesse constante, par exemple quelques centimètres à quelques mètres par seconde, par un moteur. La rotation du bobinoir assure 1'entraînement-de 1'élément conducteur et par là-même son défilement en continu à travers le dispositif de traitement thermique.The waveguide 2 fitted to the device shown schematically in FIG. 1 can be replaced by a removable waveguide 39 as shown in FIG. 2. This waveguide 39, which also has a rectangular section, the largest dimension is vertical, has three parts, namely an anterior part 39a, a middle part 39b and a posterior part 39c. The front parts 39a and middle 39b of the waveguide 'have their opposite ends, respectively 40 and 41, in the form of flanges and are tightly connected by mechanical fastening means such as bolts not shown pressing said flanges l one against the other. A window 42, made of a material permeable to electromagnetic waves such as TEFLO ^, is interposed between the flanges 40 and 41 and separates the interior area 43a from the front portion 39a of the waveguide from the interior area 43b from the middle portion 39b of said waveguide. Likewise, the middle part 39b and rear part 39c of the waveguide have their opposite ends, respectively 44 and 45, in the form of flanges and are tightly connected by mechanical fixing means such as bolts not shown pressing said flanges one against the other. A window 46, made of a material of the same kind as that constituting the window 42, is interposed between the flanges 44 and 45 and separates the interior area 43b from the middle portion 39b of the waveguide from the interior area 43c from the posterior portion 39c of said waveguide. A coupling iris 8 is mounted in the front part 39a of the waveguide while a piston 9 short-circuit with adjustable positioning, provided with an operating rod 10, closes the rear part 39c of said guide waves. Each of the large faces 47 and 48 of the waveguide has, at the middle portion 39b of the latter, a circular orifice, respectively 49 and 50, extended by a cylindrical hollow endpiece, respectively 51 and 52, the longitudinal axes of said tips being combined and orthogonally meeting the longitudinal axis of the waveguide. In addition, the interior zone 43b of the central part 39b of the waveguide opens outwards via a cylindrical nozzle 53, said nozzle being arranged to be connectable to a source of inert gas under slight pressure so as to allow a scan of the inner zone 43b of the middle part 39b of the waveguide by an inert gas. The device, which has just been described with reference to FIGS. 1, 1a, 1b and 2, operates as follows. The thread-like conductive element 38, which can, for example, come from a feeder system of the reel type or from an installation in which the conductive element has undergone a preliminary treatment such as a coating by dusting or by coating, first of all passes into contact with the rollers 14a, 14b and 14c of the capacitive short-circuit 12 as described above, then passes axially through the hollow cylinder 7 associated with the waveguide 2 or else the end piece 51, the area 43b and the tip 52 of the waveguide 39, then passes into contact with the rollers 24a, 24b and 24c of the capacitive short-circuit 13 as indicated previously and finally is wound on a winding machine driven in rotation at constant speed, for example a few centimeters to a few meters per second, by an engine. The rotation of the winder ensures the drive of the conductive element and thereby its continuous scrolling through the heat treatment device.
Préalablement à la mise en oeuvre du traitement thermique de l'élément conducteur 38, une adaptation d'impédance et de fréquence du système applicateur, à savoir guide d'ondes 2 et cylindre creux 7 ou guide d'ondes 39 et embouts creux 51 et 52, est réalisée en agissant sur l'ouverture de l'iris 8 de couplage et le positionnement du piston 9 dans le guide d'ondes, de telle sorte que l'énergie électromagnétique fournie par le générateur de microondes 1 soit transférée intégralement à l'élément conducteur 38. Une telle adaptation d'impédance et de fréquence s'effectue, comme il est bien connu, par mesure sur vobulateur par exemple.Prior to the implementation of the heat treatment of the conductive element 38, an impedance and frequency adaptation of the applicator system, namely waveguide 2 and hollow cylinder 7 or waveguide 39 and hollow tips 51 and 52, is produced by acting on the opening of the coupling iris 8 and the positioning of the piston 9 in the waveguide, so that the electromagnetic energy supplied by the microwave generator 1 is fully transferred to the conductive element 38. Such an adaptation of impedance and frequency is carried out, as is well known, by measurement on a vobulator for example.
Le générateur 1, par exemple à magnetron, émet des ondes électromagnétiques du type microondes ayant une fréquence comprise entre 0,3 GHz et 10 GHz, qui se propagent dans le guide d'ondes 2 ou 39. Dans le domaine de fréquence des ondes émises, lesdites ondes se propagent dans le guide d'ondes 2 ou 39, à section rectangulaire de grande dimension verticale, suivant le mode TE - . Dans un tel mode de propagation le champ électrique associé aux microondes est maximum dans un plan médian perpendiculaire aux deux grandes faces du guide d'ondes, c'est-à-dire parallèle à l'axe longitudinal du cylindre creux 7 associé au guide d'ondes 2 ou à l'axe longitudinal des embouts 51 et 52 associés au guide d'ondes 39, ledit axe représentant l'axe de défilement de l'élément conducteur filiforme 38. La portion d'élément conducteur 38 délimitée par les deux court-circuits 12 et 13 est donc placée parallèlement au champ électrique associé aux microondes se propageant dans le guide d'ondes dans une zone où ledit champ électrique est maximum, ce qui entraîne un couplage électrique de l'énergie électromagnétique des microondes à la portion précitée de l'élément conducteur 38, qui joue le rôle d'une antenne accordée sur la fréquence d'émission du générateur 1, avec comme résultat l'induction d'un courant électrique microondes dans ladite portion de l'élément conducteur, ce courant électrique étant ramené à la masse par les courts-circuits capacitifs 12 et 13. Un a. tel retour à la masse par les courts-circuits 12 et 13 empêche une propagation du courant microondes d'une part jusqu'au bobinoir recevant l'élément conducteur traité thermiquement et d'autre part jusqu'aux moyens d'amenée de l'élément conducteur au dispositif de traitement thermique.The generator 1, for example with magnetron, emits electromagnetic waves of the microwave type having a frequency between 0.3 GHz and 10 GHz, which propagate in the waveguide 2 or 39. In the frequency domain of the emitted waves , said waves propagate in waveguide 2 or 39, rectangular section of large vertical dimension, according to TE - mode. In such a propagation mode the electric field associated with the microwaves is maximum in a median plane perpendicular to the two large faces of the waveguide, that is to say parallel to the longitudinal axis of the hollow cylinder 7 associated with the guide d waves 2 or to the longitudinal axis of the end pieces 51 and 52 associated with the waveguide 39, said axis representing the axis of travel of the filiform conductive element 38. The portion of conductive element 38 delimited by the two short circuits 12 and 13 are therefore placed parallel to the electric field associated with the microwaves propagating in the waveguide in an area where said electric field is maximum, which causes an electrical coupling of the electromagnetic energy of the microwaves to the aforementioned portion. of the conductive element 38, which plays the role of an antenna tuned to the emission frequency of the generator 1, with the result of the induction of a microwave electric current in said porti on of the conductive element, this electric current being brought back to ground by the capacitive short-circuits 12 and 13. A a. such a return to ground by the short-circuits 12 and 13 prevents propagation of the microwave current on the one hand to the winder receiving the heat-treated conductive element and on the other hand to the means for feeding the element conductor to the heat treatment device.
La distance entre les courts-circuits 12 et 13, qui détermine la longueur de la portion de l'élément conducteur parcourue par le courant électrique microondes, est ajustée pour que ladite portion constitue un circuit résonnant à la fréquence des ondes émises par le générateur, ce qui permet d'obtenir une surintensité dans cette portion d'élément conducteur.The distance between the short-circuits 12 and 13, which determines the length of the portion of the conductive element traversed by the microwave electric current, is adjusted so that said portion constitutes a circuit resonant to the frequency of the waves emitted by the generator, which allows to obtain an overcurrent in this portion of conductive element.
La portion d'élément conducteur délimitée par les deux courts-circuits 12 et 13, dans laquelle circule le courant électrique microondes, s'échauffe par effet Joule et peut donc être portée à la température requise pour le traitement thermique de l'élément conducteur, température qui dépend entre autres de l'énergie fournie par le générateur à l'élément conducteur.The portion of conductive element delimited by the two short-circuits 12 and 13, in which the microwave electric current flows, heats up by the Joule effect and can therefore be brought to the temperature required for the heat treatment of the conductive element, temperature which depends inter alia on the energy supplied by the generator to the conductive element.
Lorsque l'élément conducteur consiste en un matériau conducteur, par exemple fibres de carbone ou encore métal, portant un revêtement continu ou discontinu en une matière susceptible de s'échauffer par conduction thermique et soit de fondre ou encore de durcir, 1'échauffement du matériau conducteur par effet Joule entraîne un échauffement par conduction de la matière de revêtement qui suivant le cas fond, cas d'une matière thermoplastique, ou durcit, cas d'une matière thermodurcissable, pour former un enrobage compact et homogène de l'élément conducteur. Ainsi en traitant par le procédé suivant l'invention, mis en oeuvre dans' un dispositif analogue à celui de la figure 1 et possédant un générateur à magnetron émettant des microondes ayant une fréquence de 2,45 'GHz, un élément conducteur 38 filiforme consistant en un ruban de fibres de carbone revêtu, par un procédé de poudrage électrostatique en lit fluidisé, d'une poudre de polyamide, on a obtenu un enrobage compact et homogène des fibres de carbone du ruban par fusion par conduction thermique de la poudre de polyamide sous l'action de 1'échauffement par effet Joule des fibres de carbone" parcourues par le courant électrique microondes. Suivant les essais, la puissance fournie par le générateur à l'élément conducteur était comprise entre 500 W et 2000 W et la vitesse de défilement de l'élément conducteur se situait entre 0,1 et 1,5 m/s.When the conductive element consists of a conductive material, for example carbon fibers or even metal, carrying a continuous or discontinuous coating of a material capable of heating by thermal conduction and either to melt or to harden, the heating of the conductive material by Joule effect causes the coating material to heat up by conduction which, depending on the background, in the case of a thermoplastic material, or hardens, in the case of a thermosetting material, to form a compact and homogeneous coating of the conductive element . Thus by treating by the method according to the invention, implemented in ' a device similar to that of Figure 1 and having a magnetron generator emitting microwaves having a frequency of 2.45 ' GHz, a conductive element 38 consisting of filiform in a carbon fiber ribbon coated, by an electrostatic powdering process in a fluidized bed, with a polyamide powder, a compact and homogeneous coating of the carbon fibers of the ribbon was obtained by fusion by thermal conduction of the polyamide powder under the action of the Joule effect heating of carbon fibers "traversed by the microwave electric current. According to the tests, the power supplied by the generator to the conductive element was between 500 W and 2000 W and the speed of scrolling of the conductive element was between 0.1 and 1.5 m / s.
Le dispositif schématisé sur les figures 3 et 3a comprend un émetteur HF 54, un système applicateur consistant en une antenne, en un métal tel que l'aluminium ou le cuivre, connectée à l'émetteur HF par un conducteur 67 et constituée d'un barreau support 55 se terminant par un déflecteur 56 hémicylindrique, et un système de court-circuit comportant un premier court-circuit 12 et un deuxième court-circuit 13. A la place de l'antenne à déflecteur hémicylindrique, on pourrait également utiliser une antenne consistant uniquement en un barreau de cuivre ou d'aluminium à section cylindrique ou hémicylindrique. Les courts- circuits du système de court-circuit ont une structure analogue à celle des courts-circuits représentés sur les figures 1, la et lb et comportent donc trois rouleaux 14a, 14b et 14c pour le court-circuit 12 et trois rouleaux 24a, 24b et 24c pour le court-circuit 13, chacun des rouleaux portant également une gorge sur sa surface latérale externe, lesdits courts-circuits 12 et 13 étant disposés de part et d'autre de l'antenne.The device shown diagrammatically in FIGS. 3 and 3a comprises an HF transmitter 54, an applicator system consisting of an antenna, of a metal such as aluminum or copper, connected to the HF transmitter by a conductor 67 and consisting of a support bar 55 ending with a semi-cylindrical deflector 56, and a short-circuit system comprising a first short-circuit 12 and a second short-circuit 13. At the instead of the semi-cylindrical deflector antenna, one could also use an antenna consisting solely of a copper or aluminum bar with cylindrical or semi-cylindrical section. The short-circuits of the short-circuit system have a structure similar to that of the short-circuits shown in FIGS. 1, 1a and 1b and therefore comprise three rollers 14a, 14b and 14c for the short-circuit 12 and three rollers 24a, 24b and 24c for the short circuit 13, each of the rollers also carrying a groove on its external lateral surface, said short circuits 12 and 13 being arranged on either side of the antenna.
L'élément conducteur 38 à traiter thermiquement, qui se présente ici sous une forme filiforme souple, entre en contact avec le court-circuit 12 en s'appuyant contre les gorges des rouleaux 14a, 14b et 14c comme indiqué dans le cas du dispositif de la figure 1, puis passe devant le réflecteur 56 de l'antenne dans une direction parallèle à l'axe longitudinal dudit ' réflecteur et entre ensuite en contact avec le court-circuit 13 en s'appuyant contre les gorges des rouleaux 24a, 24b et 24c comme indiqué pour le dispositif de la figure 1. A sa sortie du court-circuit 13 l'élément conducteur 38 est repris par des moyens de réception, par exemple est enroulé sur un bobinoir, non représenté, entraîné en rotation par un moteur, ce qui assure un défilement en continu de l'élément conducteur à travers le dispositif.The conductive element 38 to be heat treated, which is here in a flexible filiform form, comes into contact with the short-circuit 12 by pressing against the grooves of the rollers 14a, 14b and 14c as indicated in the case of the FIG. 1, then passes in front of the reflector 56 of the antenna in a direction parallel to the longitudinal axis of said reflector and then comes into contact with the short circuit 13 by pressing against the grooves of the rollers 24a, 24b and 24c as indicated for the device of FIG. 1. On leaving the short-circuit 13 the conductive element 38 is taken up by receiving means, for example is wound on a winder, not shown, driven in rotation by a motor, which ensures continuous scrolling of the conductive element through the device.
Le générateur HF 54 d'énergie électromagnétique comporte un tube amplificateur à vide du type triode 57, qui possède une anode 57a, une grille 57b et une cathode 57c et dont la charge d'anode est un circuit résonnant 58 comportant en parallèle une capacité 59 et une self 60. Un circuit diviseur/inverseur 61 prélève et inverse une fraction des oscillations de tension anodique et injecte la fraction des oscillations inversées sur la grille 57b de la triode 57 à travers une capacité 62 empêchant le passage de toute composante continue de ladite fraction. Une résistance 63 est interposée entre la grille 57b et la masse. L'anode 57a est connectée à la borne positive d'une alimentation haute tension 66 à travers une self 65 à inductance réglable empêchant les oscillations de tension de remonter à l'alimentation continue 66 tandis qu'une capacité 64 prévient le passage de toute composante continue vers le circuit oscillant.The HF generator 54 of electromagnetic energy comprises a vacuum amplifier tube of the triode type 57, which has an anode 57a, a grid 57b and a cathode 57c and whose anode charge is a resonant circuit 58 having in parallel a capacitor 59 and a choke 60. A divider / inverter circuit 61 takes and reverses a fraction of the anode voltage oscillations and injects the fraction of the inverted oscillations on the gate 57b of the triode 57 through a capacitor 62 preventing the passage of any DC component of said fraction. A resistor 63 is interposed between the grid 57b and ground. The anode 57a is connected to the positive terminal of a high voltage supply 66 through an inductor 65 with adjustable inductance preventing the voltage oscillations from going back to the continuous supply 66 while a capacitor 64 prevents the passage of any component continues towards the oscillating circuit.
Le fonctionnement du dispositif à générateur HF d'énergie électromagnétique et à système applicateur du type antenne schématisé sur les figures 3 et 3a est similaire à celui du dispositif faisant appel aux microondes représenté schématiquement sur les figures 1, la, lb et 2.The operation of the device with an HF generator of electromagnetic energy and an applicator system of the antenna type shown diagrammatically in FIGS. 3 and 3a is similar to that of the device using microwaves shown diagrammatically in FIGS. 1, 1a, 1b and 2.
L'élément conducteur 38 filiforme, qui peut, par exemple, provenir d'un système d'alimentation du type dévidoir ou encore d'une installation dans laquelle l'élément conducteur a subi un ' traitement préalable tel qu'un revêtement par poudrage ou par enduction, passe tout d'abord au contact des rouleaux 14a, 14b et 14c du court-circuit 12, puis défile devant le réflecteur 56 de l'antenne de manière à être contenu dans le plan de symétrie du réflecteur, qui passe par l'axe longitudinal de ce dernier, et à rester parallèle audit axe longitudinal, passe ensuite au contact des rouleaux 24a, 24b et 24c du court-circuit 13 et enfin s'enroule sur un bobinoir entraîné en rotation à vitesse constante, par exemple quelques centimètres à quelques mètres par seconde, par un moteur. La rotation du bobinoir assure 1'entraînement de 1'élément conducteur et par là-même son défilement en continu à travers le dispositif de traite- ment thermique. Le passage de l'élément conducteur 38 au contact des rouleaux du court-circuit 12 et au contact des rouleaux du court-circuit 13 s'effectue comme indiqué précédemment dans le cas du dispositif de la figure 1.The 38 filiform conducting element, which may, for example, come from a reel or from a typical installation supply system wherein the conductive element has undergone a prior treatment such as powder coating or by coating, first passes in contact with the rollers 14a, 14b and 14c of the short circuit 12, then passes in front of the reflector 56 of the antenna so as to be contained in the plane of symmetry of the reflector, which passes through the 'longitudinal axis of the latter, and to remain parallel to said longitudinal axis, then passes in contact with the rollers 24a, 24b and 24c of the short circuit 13 and finally is wound on a winder driven in rotation at constant speed, for example a few centimeters a few meters per second, by an engine. The rotation of the winder ensures the drive of the conductive element and thereby its continuous scrolling through the heat treatment device. The passage of the conductive element 38 in contact with the rollers of the short circuit 12 and in contact with the rollers of the short circuit 13 takes place as indicated previously in the case of the device of FIG. 1.
Préalablement à la mise en oeuvre du traitement thermique de l'élément conducteur 38, une adaptation d'impédance du système applicateur, à savoir antenne, est réalisée en faisant varier la distance séparant l'élément conducteur 38 du réflecteur 56 de l'antenne, de manière à maximiser le transfert d'énergie du générateur HF 54 à l'élément conducteur 38.Prior to the implementation of the heat treatment of the conductive element 38, an impedance adaptation of the applicator system, namely the antenna, is carried out by varying the distance separating the conductive element 38 from the reflector 56 of the antenna, in a way to maximize the transfer of energy from the HF generator 54 to the conductive element 38.
Le générateur HF 54 produit des oscillations ayant une fréquence comprise entre 1 MHz et 0,3 GHz, qui excitent l'antenne et amène cette dernière à rayonner des ondes électromagnétiques ayant une fréquence correspondant à celle des oscillations produites par le générateur 54.The HF generator 54 produces oscillations having a frequency between 1 MHz and 0.3 GHz, which excite the antenna and causes the latter to radiate electromagnetic waves having a frequency corresponding to that of the oscillations produced by the generator 54.
La portion d'élément conducteur 38 délimitée par les deux courts-circuits 12 et 13, qui a une direction parallèle à celle de l'axe longitudinal du déflecteur 56 de l'antenne se comporte comme une antenne réceptrice et capte les ondes électromagnétiques émises par l'antenne, avec comme résultat la production d'un courant électrique haute fréquence dans ladite portion de l'élément conducteur 38, ce courant électrique étant- ramené à la masse par les courts-circuits capacitifs 12 et 13.The portion of conductive element 38 delimited by the two short circuits 12 and 13, which has a direction parallel to that of the longitudinal axis of the antenna deflector 56 behaves like a receiving antenna and picks up the electromagnetic waves emitted by the antenna, resulting in the production of a high frequency electric current in said portion of the conductive element 38, this electric current being reduced to ground by the capacitive short-circuits 12 and 13.
De même que pour le dispositif de la figure 1, la distance entre les courts-circuits 12 et 13, qui détermine la longueur de la portion de l'élément conducteur parcourue par le courant électrique haute fréquence, est ajustée pour que ladite portion de l'élément conducteur constitue un circuit résonnant à la fréquence des oscillations émises par le générateur HF 54.As for the device in FIG. 1, the distance between the short-circuits 12 and 13, which determines the length of the portion of the conductive element traversed by the high frequency electric current, is adjusted so that said portion of the the conductive element constitutes a circuit resonant to the frequency of the oscillations emitted by the HF generator 54.
La portion d'élément conducteur délimitée par les deux courts-circuits 12 et 13, dans laquelle circule le courant électrique haute fréquence, s'échauffe par effet Joule et peut donc être portée à la température requise pour le traitement thermique de l'élément conducteur.The portion of conductive element delimited by the two short-circuits 12 and 13, in which the high-frequency electric current flows, heats up by Joule effect and can therefore be brought to the temperature required for the heat treatment of the conductive element. .
Lorsque l'élément conducteur consiste en un matériau conducteur, par exemple fibres conductrices non métalliques telles que fibres de carbone ou encore métal, portant un revêtement continu ou discontinu en une matière susceptible de s'échauffer par conduction thermique et soit de fondre ou de durcir, 1 ' échauffement du matériau conducteur par effet Joule entraîne, comme indiqué précédemment dans le cas du fonctionnement du dispositif suivant la figure 1, un échauffement par conduction de la matière de revêtement qui suivant le cas fond si elle est thermoplastique ou bien durcit si elle est thermodurcissable, pour former un enrobage compact et homogène de l'élément conducteur.When the conductive element consists of a conductive material, for example non-metallic conductive fibers such as carbon fibers or even metal, carrying a continuous or discontinuous coating of a material capable of heating by thermal conduction and either of melting or hardening , The heating of the conductive material by Joule effect causes, as indicated previously in the case of the operation of the device according to FIG. 1, a heating by conduction of the coating material which, depending on the case, melts if it is thermoplastic or hardens if it is thermosetting, to form a compact and homogeneous coating of the conductive element.
Ainsi en traitant par le procédé suivant l'invention, mis en oeuvre dans un dispositif analogue à celui des figures 3 et 3a et possédant un générateur HF émettant à une fréquence de 27,12 MHz, un élément conducteur 38 filiforme consistant en un ruban de fibres de carbone revêtu, par un procédé de poudrage électrostatique en lit fluidisé, d'une poudre de polyamide, on a obtenu un enrobage compact et homogène du ruban de fibres de carbone par fusion par conduction thermique de la poudre de polyamide sous l'action de l'échauffement par effet Joule des fibres de carbone parcourues par le courant électrique haute fréquence. Pour les essais réalisés la distance de l'élément conducteur 38 au support 55 de l'antenne était égale à 10 cm tandis que la distance entre les courts-circuits 12 et 13 était de 2 mètres. En outre suivant les essais, la puissance fournie à l'élément conducteur 38 variait de 530 W àThus by treating by the method according to the invention, implemented in a device similar to that of FIGS. 3 and 3a and having an HF generator emitting at a frequency of 27.12 MHz, a filiform conductive element 38 consisting of a ribbon of carbon fibers coated, by an electrostatic powdering process in a fluidized bed, with polyamide powder, a compact and homogeneous coating of the carbon fiber ribbon was obtained by fusion by thermal conduction of the polyamide powder under the action of the Joule effect heating of the carbon fibers traversed by the high frequency electric current. For the tests carried out, the distance from the conductive element 38 to the support 55 of the antenna was equal to 10 cm while the distance between the short-circuits 12 and 13 was 2 meters. In addition, according to the tests, the power supplied to the conducting element 38 varied from 530 W to
2100 W et la vitesse de défilement de l'élément conducteur allait de 0,15 m à 1,2 m par seconde.2100 W and the running speed of the conductive element ranged from 0.15 m to 1.2 m per second.
-«» Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits et représentés mais en englobe au contraire les diverses variantes accessibles à l'homme de l'art tout en restant dans le cadre de- "" Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown but on the contrary encompasses the various variants accessible to those skilled in the art while remaining within the scope of
1'invention.The invention.
En particulier, dans le dispositif des figures 3 et 3a, la portion d'élément conducteur en regard de l'antenne peut défiler à l'intérieur d'un tube en une matière perméable aux ondes électromagnétiques et notamment en quartz, dans lequel règne une légère surpression d'un gaz inerte. In particular, in the device of FIGS. 3 and 3a, the portion of conductive element facing the antenna can pass inside a tube made of a material permeable to electromagnetic waves and in particular quartz, in which there is a slight overpressure of an inert gas.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de traitement thermique d'un clément conducteur au moins partiellement constitué d'un matériau électriquement conducteur, dans lequel on couple à une portion de l'élément conducteur une énergie électromagnétique omise par une source électromagnétique de manière à générer dans cette portion d'élément conducteur un courant alternatif de fréquence comprise entre 1 MHz et 10 GHz et l'on bloque ledit courant électrique dans la portion d'élément conducteur dans laquelle il a été généré, ce qui produit un échauffement de ladite portion d'élément conducteur par effet Joule, caractérisé en ce que l'on réalise le couplage de l'énergie électromagnétique à la portion d'élément conducteur en faisant jouer à cette' dernière le rôle d'une antenne accordée sur la fréquence d'émission de la source d'énergie électromagnétique.1 - Method for heat treatment of a conductive element at least partially made of an electrically conductive material, in which an electromagnetic energy omitted by an electromagnetic source is coupled to a portion of the conductive element so as to generate in this portion d conductive element an alternating current of frequency between 1 MHz and 10 GHz and said electrical current is blocked in the portion of conductive element in which it has been generated, which produces a heating of said portion of conductive element Joule effect, characterized in that one realizes the coupling of electromagnetic energy to the portion of conductor element by playing this last the role of an antenna tuned to the frequency of emission of the source of electromagnetic energy.
2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant électrique circulant dans la portion d'élément conducteur jouaht le rôle d'antenne est généré en couplant magnétiquement à cette portion d'élément conducteur l'énergie créée par la source électromagnétique émettant à la fréquence choisie. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le courant électrique circulant dans la portion d'élément conducteur jouant le rôle d'antenne est généré en couplant électriquement à cette portion d'élément conducteur l'énergie créée par la source électromagnétique émettant à la fréquence choisie.2 - Method according to claim 1, characterized in that the electric current flowing in the portion of conductive element jouaht the role of antenna is generated by magnetically coupling to this portion of conductive element the energy created by the electromagnetic source emitting at the chosen frequency. 3 - Method according to claim 1, characterized in that the electric current flowing in the portion of conductive element playing the role of antenna is generated by electrically coupling to this portion of conductive element the energy created by the emitting electromagnetic source at the chosen frequency.
4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portion de l'élément conducteur jouant le rôle d'antenne parcourue par le courant électrique alternatif a une longueur choisie pour provoquer dans cette portion un phénomène de surintensité par résonnance.4 - Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the portion of the conductive element playing the role of antenna traversed by the alternating electric current has a length chosen to cause in this portion an overcurrent phenomenon by resonance.
5 - Procédé suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le blocage du courant électrique dans la portion d'élément conducteur jouant le rôle d'antenne est réalisé en délimitant ladite portion par deux courts-circuits.5 - Method according to claim 3 or 4, characterized in that the blocking of the electric current in the portion of conductive element playing the role of antenna is produced by delimiting said portion by two short circuits.
6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que chacun des courts-circuits, qui délimitent la portion de l'élément conducteur jouant le rôle d'antenne parcourue par le courant alternatif, est du type capacitif ou selfique.6 - Method according to claim 5, characterized in that each of the short-circuits, which delimit the portion of the conductive element playing the role of antenna traversed by the alternating current, is of the capacitive or inductive type.
7 - Procédé suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'élément conducteur se déplace en continu au cours du 'traitement.7 - Method according to one of claims 3 to 6, characterized in that the conductive element moves continuously during the ' treatment.
8 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément conducteur est un élément filiforme ou un élément sous forme de plaque, de nappe ou de feuille.8 - Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conductive element is a filiform element or an element in the form of plate, sheet or sheet.
9 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'élément conducteur consiste en partie ou en totalité en fibres de carbone.9 - Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the conductive element consists partly or entirely of carbon fibers.
10 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément conducteur porte un revêtement continu ou discontinu en une matière susceptible de s'échauffer par conduction thermique.10 - Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the conductive element carries a continuous or discontinuous coating of a material capable of heating by thermal conduction.
11 - Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que ladite matière susceptible de s'échauffer par conduction thermique est une matière thermoplastique et en particulier un polymère thermoplastique, notamment polyamide, polyoléfine, polycarbonate, polytétrafluoroéthylène et polyfluorure de vinylidène. 12 - Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que ladite matière susceptible de s'échauffer par conduction thermique est une matière thermodurcissable et en particulier une résine thermodurcissable, notamment résine époxy. 13 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément conducteur consiste en une armature conductrice ou non noyée dans une matrice constituée d'un mélange d'une matière thermoplastique ou thermodurcissable et d'un matériau conducteur. - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le traitement thermique de l'élément conducteur est réalisé en atmosphère contrôlée et notamment en atmosphère inerte. - Dispositif pour le traitement thermique d'un élément conducteur au moins partiellement constitué d'un matériau électriquement conducteur,du type comportant un générateur (1) d'énergie électromagnétique susceptible d'émettre des ondes électromagnétiques ayant une fréquence comprise entre 1 MHz et 10 GHz, un système applicateur (2,7) agencé pour coupler à une portion de l'élément conducteur (38) l'énergie électromagnétique émise par le' générateur de manière à produire dans ladite portion de l'élément conducteur un courant électrique alternatif de même fréquence que les ondes émises par le générateur et un système de court-circuit (12, 13) arrangé pour bloquer dans la portion de l'élément conducteur le courant électrique produit dans cette portion d'élément conducteur, et se caractérisant en ce que ladite portion d'élément conducteur (38) est disposée de manière à constituer une antenne couplée au générateur (1) par l'intermédiaire du système applicateur (2,7) et en ce que ledit système de court-circuit (12,13) est du type selfique ou capacitatif et présente un agencement tel que la portion d'élément conducteur formant antenne est soit en contact avec ledit système ou en constitue la partie active. - Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le système de court-circuit (12,13) est agencé de telle sorte que la portion d'élément conducteur dans laquelle il bloque le courant électrique généré dans cette portion, forme un circuit résonnant à la fréquence des ondes émises par le générateur. - Dispositif suivant la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que le générateur (1) est un générateur d'ondes électromagnétiques, dites microondes, ayant des fréquences comprises entre 0,3 GHz et 10 GHz. - Dispositif suivant la revendication.15 ou 16, caractérisé en ce que le générateur (1) est un générateur d'ondes électromagnétiques haute fréquence ou très haute fréquence, ayant des fréquences comprises entre 1 MHz et 0,3 GHz. - Dispositif suivant l'une des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que le système applicateur est agencé pour réaliser un couplage magnétique, à l'élément conducteur, de l'énergie électromagnétique émise par le générateur. - Dispositif suivant la revendication 19, caractérisé en ce que le système applicateur comporte un bobinage . alimente par le générateur, ledit bobinage* étant associé à un second bobinage formé par l'élément conducteur pour constituer un transformateur dont le bobinage du système applicateur forme l'enroulement primaire et l'élément conducteur bobiné constitue l'enroulement secondaire. - Dispositif suivant l'une des revendications 15 à 18, caractérisé en ce que le système applicateur est agencé pour réaliser un couplage électrique de l'énergie électromagnétique émise par le générateur à la portion de l'élément conducteur. - Dispositif suivant la revendication 21, caractérisé en ce que le générateur est un générateur émettant des microondes et en ce que le système applicateur du type à couplage électrique consiste en un guide d'ondes (2) alimenté par le générateur (1) , ce guide d'ondes étant traversé par l'élément conducteur à traiter parallèlement au champ électrique créé dans ledit guide d'ondes. - Dispositif suivant la revendication 21, caractérisé en ce que le générateur est un générateur haute fréquence ou très haute fréquence et en ce que le système applicateur consiste en une antenne émettrice excitée par le générateur, l'élément conducteur jouant le rôle d'antenne réceptrice. 24 - Dispositif suivant l'une des revendications' 15 à 23, caractérisé en ce que le système applicateur (2,7) comporte des moyens (8,9) d'adaptation en impédance propres à assurer un couplage optimal, à la portion de l'élément conducteur, de l'énergie électromagnétique produite par le générateur.11 - Process according to claim 10, characterized in that said material capable of heating by thermal conduction is a thermoplastic material and in particular a thermoplastic polymer, in particular polyamide, polyolefin, polycarbonate, polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride. 12 - Process according to claim 10, characterized in that said material capable of heating by thermal conduction is a thermosetting material and in particular a thermosetting resin, in particular epoxy resin. 13 - Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the conductive element consists of a conductive armature or not embedded in a matrix consisting of a mixture of a thermoplastic or thermosetting material and a conductive material. - Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the heat treatment of the conductive element is carried out in a controlled atmosphere and in particular in an inert atmosphere. - Device for the heat treatment of a conductive element at least partially made of an electrically conductive material, of the type comprising a generator (1) of electromagnetic energy capable of emitting electromagnetic waves having a frequency between 1 MHz and 10 GHz, an applicator system (2,7) arranged for coupling to a portion of the conductive member (38) the electromagnetic energy emitted by the 'generator so as to produce in said portion of the conductor element an alternating electric current same frequency as the waves emitted by the generator and a short-circuit system (12, 13) arranged to block in the portion of the conductive element the electric current produced in this portion of the conductive element, and characterized in that said portion of conductive element (38) is arranged so as to constitute an antenna coupled to the generator (1) via u applicator system (2,7) and in that said short-circuit system (12,13) is of the inductive or capacitive type and has an arrangement such that the portion of conductive element forming an antenna is either in contact with said system or is the active part. - Device according to claim 15, characterized in that the short-circuit system (12,13) is arranged so that the portion of conductive element in which it blocks the electric current generated in this portion, forms a resonant circuit at the frequency of the waves emitted by the generator. - Device according to claim 15 or 16, characterized in that the generator (1) is a generator of electromagnetic waves, called microwaves, having frequencies between 0.3 GHz and 10 GHz. - Device according to claim.15 or 16, characterized in that the generator (1) is a generator of high frequency or very high frequency electromagnetic waves, having frequencies between 1 MHz and 0.3 GHz. - Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the applicator system is arranged to perform a magnetic coupling, to the conductive element, of the electromagnetic energy emitted by the generator. - Device according to claim 19, characterized in that the applicator system comprises a coil. powered by the generator, said coil * being associated with a second coil formed by the conductive element to form a transformer whose coil of the applicator system forms the primary winding and the coiled conductive element constitutes the secondary winding. - Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the applicator system is arranged to perform an electrical coupling of the electromagnetic energy emitted by the generator to the portion of the conductive element. - Device according to claim 21, characterized in that the generator is a microwave emitting generator and in that the applicator system of the electrically coupled type consists of a waveguide (2) supplied by the generator (1), this waveguide being traversed by the conductive element to be treated parallel to the electric field created in said waveguide. - Device according to claim 21, characterized in that the generator is a high generator frequency or very high frequency and in that the applicator system consists of a transmitting antenna excited by the generator, the conductive element playing the role of receiving antenna. 24 - Device according to one of claims ' 15 to 23, characterized in that the applicator system (2,7) comprises means (8,9) of adaptation in impedance suitable for ensuring optimal coupling, to the portion of the conductive element, electromagnetic energy produced by the generator.
25 - Dispositif suivant l'une des revendications 15 à 20, caractérisé en ce que le système de court-circuit est du type selfique et consiste en l'élément conducteur lui-même mis sous la forme d'un bobinage ayant un diamètre et une longueur propres à conférer audit bobinage un coefficient de' self induction ayant une valeur suffisante pour que le courant électrique induit dans le bobinage soit bloqué dans ce dernier par effet solénoïde. 26 - Dispositif suivant l'une des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que le système de court-circuit comporte deux courts-circuits (12,13) du type capacitif de faible impédance, qui sont disposés de part et d'autre du système applicateur et sont reliés chacun par contact à l'élément conducteur de manière à délimiter entre eux une portion de l'élément conducteur dans laquelle est généré et bloqué le courant alternatif de fréquence élevée.25 - Device according to one of claims 15 to 20, characterized in that the short-circuit system is of the inductive type and consists of the conductive element itself put in the form of a coil having a diameter and a own length to confer to said winding a coefficient of 'self-induction having a value sufficient for the electric current induced in the winding to be blocked in the latter by the solenoid effect. 26 - Device according to one of claims 21 to 24, characterized in that the short-circuit system comprises two short-circuits (12,13) of the capacitive type of low impedance, which are arranged on either side of the applicator system and are each connected by contact to the conductive element so as to delimit between them a portion of the conductive element in which the alternating current of high frequency is generated and blocked.
27 - Dispositif suivant la revendication 26, caractérisé en ce que chacun des deux courts-circuits du type capacitif comporte un élément de contact sur lequel s'appuie l'élément conducteur, cet élément de contact étant fixé à un support jouant le rôle de masse et étant séparé dudit support par un jeu approprié pour former une capacité de faible impédance propre à assurer un retour capacitif à la masse du courant électrique de fréquence élevée circulant dans la portion d'élément conducteur délimitée par les deux courts-circuits. - Dispositif suivant la revendication 26, caractérisé en ce que chacun des deux courts-circuits (12,13) du type capacitif est constitué d'un ou plusieurs rouleaux (14a, 14b, 14c) sur lequel ou lesquels s'appuie l'élément conducteur (38), chacun des rouleaux comportant un axe longitudinal autour duquel il est mobile en rotation et étant fixé par cet axe à un plateau support (16)' jouant le rôle de masse, cette fixation étant réalisée de manière à ménager un jeu approprié entre les rouleaux et le plateau support pour obtenir une capacité d'impédance suffisamment faible pour assurer un retour capacitif à la masse du courant de fréquence élevée induit dans la portion d'élément conducteur délimitée par les deux courts-circuits (12,13). - Dispositif suivant l'une des revendications 26 à 28, caractérisé en ce que les deux courts-circuits du système de court-circuit capacitif sont montés de manière à être déplaçables l'un par rapport à l'autre pour augmenter ou réduire la distance qui les sépare. - Dispositif suivant l'une des revendications 26 à 29, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens propres à animer 1'élément conducteur d'un mouvement de défilement. 27 - Device according to claim 26, characterized in that each of the two short-circuits of the capacitive type comprises a contact element on which the conductive element is supported, this contact element being fixed to a support playing the role of ground and being separated from said support by a suitable clearance to form a capacitance of low impedance capable of ensuring a capacitive return to ground of the electric current of high frequency flowing in the portion of conductive element delimited by the two short-circuits. - Device according to claim 26, characterized in that each of the two short-circuits (12,13) of the capacitive type consists of one or more rollers (14a, 14b, 14c) on which the element is supported conductor (38), each of the rollers having a longitudinal axis around which it is movable in rotation and being fixed by this axis to a support plate (16) 'playing the role of mass, this fixing being carried out so as to provide an appropriate clearance between the rollers and the support plate to obtain a sufficiently low impedance capacity to ensure a capacitive return to ground of the high frequency current induced in the portion of conductive element delimited by the two short-circuits (12,13). - Device according to one of claims 26 to 28, characterized in that the two short-circuits of the capacitive short-circuit system are mounted so as to be movable relative to each other to increase or reduce the distance that separates them. - Device according to one of claims 26 to 29, characterized in that it comprises means suitable for animating the conductive element with a scrolling movement.
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